.arhitectura Sistemelor de Calcul. Aplicatii Dezvoltate de Utilizator

I.Arhitectura sistemelor de calcul

Calculatorul sau sistemul de calcul este un dispozitiv care lucrează automat, sub controlul unui program memorat, acceptând și prelucrând date în vederea producerii de informații ca rezultat al prelucrării.

Orice calculator are în esență trei părți:

hardware, adică partea de echipament a calculatorului;

software, partea de programe;

firmware, partea de microprograme.

Unele lucrări de specialitete privesc arhitectura din două puncte de vedere:

din punctul de vedere al utilizatorului, arhitectura include în esență setul de instrucțiuni, interfețele cu utilizatorii, modul de operare și control al intrărilor-ieșirilor etc. Implementarea unei arhitecturi, din acest punct de veder, duce la o familie de calculatoare;

din punct de vedere tehnic sau al proiectanților de echipamente, termenul de arhitectură se utilizează pentru descrierea maturii, configurării și interconectării dispozitivelor SC. Aceasta este accepțiunea generală a arhitecturii SC.

Orice arhitectură trebuie să îndeplinească următoarele funcții:

funcția de memorare (care asigură păstrarea datelor și a programelor);

funcția de prelucrare (care realizează operații aritmetice și/sau logice asupra datelor din memoria internă);

funcția de comandă și control (care supervizează procesul de prelucrare automată a datelor);

funcția de intrare/ieșire (care are rolul de a introduce datele și programele de aplicații de pe suporturi externe în memoria internă și de a extrage rezultatele prelucrării din memorie pe un suport extern).

Pentru realizarea acestor funcții, SEC reunește următoarele unități funcționale:

unitatea centrală de prelucrare (CPU);

unități periferice conectate la CPU;

unități de interfață și linii de comunicație (magistrale).

Unitatea centrală de prelucrare este componenta de bază care asigură prelucrarea efectivă a datelor prin operații aritmetice, operații logice etc, memorarea datelor și programelor, comanda și controlul întregului sistem de echipamente.

Ea este alcătuită din memoria internă, unitatea de comandă și control, unitatea artimetico-logică (unitatea de prelucrare).

Memoria internă (memorie operativă sau principală) păstrează datele, instrucțiunile și rezultatele prelucrării.

Unitatea de comandă și control (CU – Control Unit) supraveghează activitatea întregului SC. Ea asigură stabilirea ordinii de execuție a instrucțiunilor, controlul memoriei principale în timpul memorării datelor și instrucțiunilor, activarea tuturor unităților și subunităților sistemului de calcul. Aceste funcții le realizează citind succesiv instrucțiunile în unități de memorare ultrarapide, numite regiștri, unde le interpretează. În urma acestor interpretări, emite semnale, care reprezintă comenzi, diferitelor dispozitive hard.

Unitatea de prelucrare realizează în esență două categorii de operații: aritmetice, adică adunări, scăderi, înmulțiri și împărțiri și logice, adică operații booleene. Instrucțiunile sunt aduse în ordinea dictată de CU în regiștri unde se interpretează, se aduc operanzii din memorie, se execută operațiile, rezultatul se depune iar în memorie.

Unitățile periferice conectate la CPU realizează legătura cu mediul exterior având următoarele funcții: schimbul de informații între utilizatori și calculator, memorarea datelor pe suporturi externe, atunci când memoria internă este insuficientă, asigurarea dialogului om-calculator.

Unități de interfață și linii de comunicație (magistrale) sunt dispozitive sau circuite care au sarcina de a facilita legăturile și controlul comunicării între diferite echipamente periferice sau între acestea și CPU.

Mulțimea de componente ce pot fi conectate pentru a realiza un sistem de calcul definesc configurația sistemului respectiv. Pentru ca un sistem să fie operațional trebuie să existe o configurație minimă (de bază) în care sunt conectate un număr minim necesar de componente. Plecând de la această configurație minimă, în funcție de complexitatea lucrărilor de executat și de posibilitățile financiare, utilizatorul își poate adăuga noi componente, ținând totuși cont de limita maximă admisă de unitatea centrală de prelucrare – configurația maximă.

Indiferent de configurația adoptată, la executarea unui program de aplicații, între componentele unui SEC se realizează următoarele fluxuri informaționale:

fluxul instrucțiunilor care apare odată cu încărcarea în memoria internă a programului în format executabil, instrucțiunile acestuia fiind preluate de unitatea de comandă și control pentru decodificare și transformare în comenzi.

fluxul comenzilor care se realizează între unitatea de comandă și control și celelalte componente ale sistemului, prin transmiterea comenzilor, pentru efectuarea operațiunilor de intrare-ieșire, de calcul etc.

fluxul datelor care se realizează pe parcursul execuției comenzilor pentru operațiuni de intrare-ieșire.

I.1.Microcalculatoare

(Prezenare generală p. 64-65)

Componentele unui microcalculator IBM-PC și compatibile

În prezent, cel mai importante microcalculatoare sunt PC-urile și cele din familia PC-compatibile.

Unitatea centrală (procesorul)

Este componenta cea mai importantă a unui calculator, coordonând întreaga activitate a acestuia, fiind în același timp și cea mai costisitoare. Toate datele și instrucțiunile de program trec pe aici în drumul lor către alte părți ale calculatorului. De aici se solicită informații pe care utilizatorul le va introduce de la tastatură sau de la alte mijloace de introducere sau se afișează rezultatele pe monitor. Tot în unitatea centrală sunt realizate prelucrările de date prin executarea unui program memorat.

După forma unității centrale, PC-urile se pot clasifica în:

– PC-uri DeskTop care au cutia centrală de formă paralelipipedică cu baza mare jos, acesta fiind și modelul de bază;

– modelele tower și minitower (turn) în care baza mică este jos, având forma unui turn. Acest model se utilizează în general la sistemele mari (de exemlu, la serverele de rețea IBM PS/2);

– laptop, denumit de unii producători powerbook (Apple) sau notebook are unitatea centrală sub formă de geantă diplomat, cu un ecran ultraplat, destinat călătoriilor.

Firma Compaq a fost cea care a fabricat pentru prima dată un calculator compatibil IBM care putea fi plimbat ca orice alt bagaj. A fost botezat portabil. Termenul laptop a înlocuit termenul de portabil când respectivul calculator ca urmare a îmbunătățirilor aduse a început să scadă în greutate, ajungănd să cântărească doar vreo 4-5 kg.

Extinderea ariei de cuprindere a microcalculatoarelor la laptop-uri, notebook-uri, palmtop-uri și tablet (pen based) s-a făcut datorită tendinței din țările dezvoltate de a utiliza calculatoarele în afara biroului, prin apelarea la baterii speciale de alimentare, cuplate la linia telefonică pentru a servi drept sursă de alimentare a bazelor de date din birou. Cea mai mare utilizare a lor este în domeniul desfacerii, prin plasarea lor în punctele de vânzare.

Trăsăturile de bază ale acestor minicalculatoare:

1. laptop computerele apar în 1982 (firma Grid Systems realizează primul laptop cu o greutatea 4,5 Kg. Pe parcurs greutatea lor a scăzut. Ecranul a evoluat și el de la monocrom la color, în 1991 (firma Toshiba).

2. notebook computerele apar în 1988 (firma NEC), cântărind pe jumătate cât un laptop la începuturile sale astfel încât puteau să încapă într-o servietă.

3. palmtop computerele au numai 0,5 Kg sau chiar mai puțin, fiind posibile de mânuit în palmă, cu un ecran care are, de cele mai multe ori numai 8 linii de afișare, utilizându-se în magazinele cu amănuntul sau ridicata pentru memorarea stocurilor sau a desfacerilor, datele respective fiind transmise la centrul de prelucrare prin intermediul liniei telefonice.

4. tablet computerele (în 1990- GRiD Systems Corp., filială Tandy) sau pen based, calculator planșetă sau calculator bazat pe stilou vine în sprijinul persoanelor care nu au folosit niciodată o tastatură și nici mouse-ul. S-a conceput o planșetă specială care este de fapt un ecran anume pe care se poate interveni cu arhicunoscutul stilou.Tehnica utilizării planșetei este cea învățată în prima clasă la școală: nu-ți convine ceva și-l tai cu o linie, însemnând ștergere, vrei să modifici altceva și-l încercuiești, după care poți face corectura de rigoare. Sunt folosite mai ales la facturări în cazul deplasărilor de la sediul firmei. Dacă la început prețul lor erau de 5000 $ în 1994 au ajuns să coste 2000$ .

În unitatea centrală se găsesc:

placa de bază sau mother board care conține elementele electronice principale cum ar fi: microprocesorul, memoria operativă, microconectorii de configurare etc. Pe placa de bază există o serie de socluri libere care dau posibilitatea extinderii ei. Aceste extensii sunt de obicei introduse fie sub formă de cip-uri specializate, fie sub forma unor plăci sau cartele specializate, cum ar fi: plăci grafice, extensii de memorie, plăci de modem, plăci de fax etc. Deci, un PC poate fi făcut cu atăt mai performant cu cât are mai mulți conectori liberi. În cazul PC-urilor, conectorii sunt identici și ei pot fi cu 8 sau 16 biți. Tot pe placa de bază se implemetează cip-urile pentru extensiile de memorie, interfețele de comunicare etc.

una sau două unități de dischete;

una sau două unități de disc Winchester;

sursa de alimentare care transformă curentul alternetiv de la rețea de 220V sau 110V în curent continuu. Puterea de alimetare diferă de la un producător la altul, prețul PC-urilor fiind de cele mai multe ori influențat de această putere.

În general, omul de pe stradă este bombardat de reclame de felul “vând microcalculator 100% compatibil IBM-PC”. Se pune problema ce înseamnă compatibilitate IBM-PC.

Compatibilitatea IBM-PC se realizează prin:

– existența unui microprocesor din tip Intel;

rularea pe un sistem de operare compatibil MS-DOS

În general, compatibilitatea IBM-PC se împarte în:

– compatibilitate 99%. Compatibilitatea 100% nu se poate realiza deoarece memoria ROM IBM nu poate fi copiată. O compatibilitate 99% asigură posibilitatea utilizării tututror produselor soft. Există programe, cum ar fi compatest, publicat în revista SOFT MICRO care stabilesc coeficientul de compatibilitate

– compatibilitate 66% reprezintă o compatibilitate soft, dar nu și hard

– compatibilitate 33% reprezintă o compatibilitate redusă, relativ la principalele produse soft

– compatibilitate MS-DOS, reprezintă o compatibilitate redusă, referitoare doar la unele versiuni MS-DOS.

I.2.Microprocesorul

Microprocesorul este componenta de bază a unității centrale de prelucrare, reprezentând creierul artificial al unui microcalculator. Din punct de vedere fizic este realizat dintr-o capsulă ceramică sau plastic (circiut integrat pe scară largă) în interiorul căruia se află mai multe componente electronice, numărul acestora diferind de la un tip la altul în funcție de tehnologia de fabricație și generația din care face parte. La microprocesor este atașat un răcitor (cooler), ansamblu format dintr-un ventilator mic și un radiator având rolul important de răcire a microprocesorului. Cooler-ul este necesar pentru microprocesoare mai puternice decât un 486DX2/66 MHz. Datorită curentului electric care circulă prin circuitele integrate, fără un cooler, un microprocesor devine de neatins (datorită căldurii la care materialul din care este confecționat poate ajunge) într-un timp extrem de scurt, aproximativ 20 de secunde, iar după o scurtă perioadă de timp, se deteriorează, circuitele practic topindu-se.

În 1971, inginerul Marcian Ted Hoff inventează microprocesorul, apariția acestuia fiind privită ca o reacție la expansiunea japoneză pe piața calculatoarelor de buzunar.

Puterea unui microprocesor constă în numărul de biți transmiși și prelucrați în paralel. Prima generație a început odată cu apariția procesorului pe 4 biți, 1-4004, care a fost rapid îmbunătățit, lansându-se, în 1974, microprocesoarfost rapid îmbunătățit, lansându-se, în 1974, microprocesoarele pe 8 biți (8008 și 8080), fiind componentele de bază ale microcalculatoarelor pe 8 biți. În paralel, principalul proiectant de 8008, Frederico Fagin,, se desparte de Intel și-și formează firma proprie, Zilog care va produce cunoscutele microprocesoare Z-80.

În 1978 apare 8086 și 8088, prin care se face saltul de la 8 la 16 biți, adică începe generația a II-a de microprocesoare. În scurt timp apr M 68000 produs de firma Motorola și Z-8000 produs de Zilog.

În 1982 apare 80186 care este compatibil cu 8086, dar are o serie de funcții sistem în plus. Acest microprocesor este extins rapid la 80286 care poate lucra ca un 8086, dar are o serie de facilități în plus, cum ar fi: mecanismele de memorie virtuală, protecție, multiprocesare etc. În 1985 este introdus 80386 care un microprocesor pe 32 biți, dezvoltând o serie de elemente preluate de la 80286.

Până aici, pentru accelerarea calculelor matematice, microprocesoarele trebuiau să dispună și de un coprocesor matematic. Începând cu seria 80486 (1989), coprocesorul este încorporat în microprocesor.

În 1993, se lansează primul microprocesor al generației a V-a, numit și Pentium.

Concurența existentă între firme în acest domeniu a impus un ritm accelerat in dezvoltarea tehnicii de calcul, astfel că deși abia lansat pe piață microprocesorul Pentium, se și anunță următorul, ProPentium, iar procesorele de generația a șaptea sunt așteptate în 1998.

În acest domeniu, bătălia se dă în principal între Intel și Motorola, dar și DEC, Bell Laboratory, Zilog, Texas Instruments, AMD, Cyrix ș.a. au un cuvânt de spus.

Procesoarele au ajuns la prețuri accesibile și performanțe deosebite. Astfel, cele mai rapide procesoare, produse de firma DEC – procesoarele ALPHA, au atins o frecvență de tact de 500 Mhz, iar în perspectiva imediată vor lucra la 600 Mhz.

Pentru ca procesoarele sale să răspundă mai bine volumului și vitezei de procesare cerută de sistemele multimedia firma INTEL a introdus tehnologia MMX. Această tehnologie adaugă o nouă dimensiune programării prin furnizarea unui set de instrucțiuni (57) cu un grad înalt de optimizare pentru aplicațiile multimedia. De fapt, aceste noi instrucțiuni oferă performanțe în operarea cu întregi de 8 sau 16 biți, specifice aplicațiilor multimedia sau de comunicație ce includ filtre și algoritmi de compresie.

Dacă Microsoft denumește noile sale produse cu nume de orașe (Chicago, Nashvile, Memphis, Cairo), mai nou Intel folosește pentru aceasta nume de râuri. Apele învolburate ale râului Klamath curg dinspre Oregon spre California, Deschutes este un afluent al lui Columbia River, Merced curge dinspre Parcul Național Yosemite direct către Santa Clara, localitate unde se află sediul firmei Intel.

Debutând la 266 MHz, ultimul procesor al firmei Intel, Pentium II, numit Klamath se află în fruntea procesoarelor x86. El dispune de o memorie cache L1 de 32 KB , dublu față de Pentium, dispune de noul set de instrucțiuni MMX, are 512 KB cache L2. Procesorul este considerat Pentium Pro-ul pentru piața de larg consum. Printe alte caracteristici se numără și faptul că se folosește pentru realizarea lui tehnologia CMOS de 0.28 microni.

Deschutes este considerat a fi Pentium Pro-ul pentru notebook-uri. Va fi realizat în tehnologie de 0.25 microni, va funcționa la o tensiune de alimentare mai redusă, tranzistoarele vor fi mai mici, traseele mai scurte, frecvența de tact de 300MHz sau chiar 333MHz.

În 1998 este așteptat Katmai care va avea pe lângă un cache mai mare al procesorului și extensii MMX (este vorba de MMX II). Trecerea la Merced va fi reprezentată în 1999 de Willamette de la care se așteaptă modificări esențiale ale nucleului procesorului. Familia Pentium se va extinde cu încă un element: odată cu Tillamook, structurile CMOS se vor micșora de la 0,35 microni la 0,25 microni, astfel că tensiunea va scădea la 1,8 V. Acest procesor se va preta mai ales pentru notebook-uri rapide.

Viitoarea familie Intel va fi pe 64 de biți. Primul procesor din această familie va fi cunoscut sub numele Merced ce va fi disponibil în anii următori. El apare în documentele dezvoltatorilor sub numele P7. Pentru acest P7 conlucrează Intel cu HP. Este un circuit integrat pe 64 biți, compatibil cu arhitectura x86 de la Intel și PA-RISC de la HP. Procesorul este o dezvoltare a lui Pentium Pro.

Rivalii firmei Intel, AMD și Cyrix lucrează de mulți ani, în ritm alert, pentru a depăși performanțele firmei Intel și se pare că a doua chiar a reușit pentru că a anunțat un procesor care întrece procesoarele firmei Intel. Până acum, Intel era “vioara întâi” printe producătorii de microprocesoare compatibile 80×86. Competitorii cei mai importanți (AMD și Cyrix) făceau eforturi însemnate pentru a putea ține măcar pasul cu liderul. Iată că de data aceasta Cyrix a reușit să urce pe podium în topul microprocesoarelor pentru PC-uri cu noul său cip. Ultimul procesor Cyrix este compatibil cu Pentium și rulează la 150 de MHz intern. Se numește P200+. P200+ are o magistrală sistem de 75 MHz față de cei numai 66MHz întâlniți la Pentium 200. Magistrala sistemului funcționând la 75 MHz, asigură un schimb de date cu exteriorul mai rapid decât magistrala de 66 MHz a lui Pentium 200. Mai mult, Intel a împins la limită performanțele care se pot obține din actuala arhitectură Pentium, pe când Cyrix a reproiectat arhitectura procesorului său pentru a-l îmbunătăți. Cyrix speră să-și impună procesorul și printr-o politică agresivă de prețuri: cipul său costă 499$ en-gros, cam cu 100$ mai puțin decât P200 al lui Intel. Drept urmare, prețurile sistemelor P200+ ar trebui să fie competitive față de Pentium200. De exemplu: un sistem Cyrix P200+ minitower cu 16 M EDO RAM, 256 Kcache, harddisk 2,5G, placă video Matrox MGA Milenium cu 2M, placă de sunet Sound Blaster AWE32 ș monitor de 17” costă cca. 2700$. Un Dell Dimension XPS P200 similar costă aproape 4000$ (toate prețurile sunt pentru piața SUA).

Ce poate amenința astăzi succesele firmei Intel ? Pentru moment constructorii microprocesoarelor RISC (necompatibile cu cele de la Intel) par resemnați. Că este Digital (Alpha), Silicon Graphics (Mips), Sun (Sparc) sau trioul IBM-Motorola-Apple (Power PC), toți au eșuat în tentativele lor de a îndigui marca Intel.

Dar astăzi cel mai serios pericol pentru Intel pare a fi NC (Network Computer sau Network Client), acest terminal economic apărut odată cu valul numit Internet. Aceste calculatoare se bazează pe rețeaua la care sunt conectate, nu au hard-disk-uri, încarcă sistemul de operare și programele prin rețea de pe servere. Schimbând programele sale pe servere la distanță, NC nu necesită o putere intrinsecă importantă, o filosofie care se dovedește a fi cu totul contrară celei a lui Intel pentru care posturile de lucru trebuie să fie totdeauna mai puternice. Considerându-l un real pericol, Intel a anunțat în colaborare cu Microsoft un PC economic, NetPC, lipsit de numeroase capacități de extensie, dar care conservă un procesor cu totul normal. NetPC este gândit ca un nou membru al familiei de PC-uri și nu ca un înlocuitor pentru acestea.

Încă de la apariția circuitului integrat, procesoarele au cunoscut progrese rapide. Numărul de tranzistori pe care proiectanții au reușit să-l împacheteze într-un cip s-a dublat la fiecare 18 luni. Astfel, în intervalul de 10 ani procesoarele din familia x86 au crescut în densitatea circuitelor logice de 20 de ori. (de la 1,2 milioane la i-486 la 50-100 milioane la i -786).

Bazele acestei îmbunătățiri continue o reprezintă fotolitografia, tehnologie prin care circuitele integrate se realizează prin depunerea, una peste alta, în straturi succesive, a unor structuri de metal sau siliciu tratat chimic prin care se obține pastila de siliciu. Posibilități de dezvoltare mai există dar, după cum afirmă specialiștii, această tehnologie este limitată de frecvența razei de lumină și de rezoluția lentilelor. De aceea cercetătorii caută noi soluții, una oferind reale posibilități și are la bază principiile mecanicii cuantice. Această nouă tehnologie se bazează pe realizarea calculelor prin intermediul atomilor individuali, a căror comportament este dictat de mecanica cuantică. Mecanica cuantică, pornind de la comportamentul dual “undă-corpuscul”, consideră că fiecare atom poate fi văzut fie ca particulă, fie ca undă, iar particulele subatomice pot ocupa doar stări energetice discrete, numite cuante. Datorită acestui comportament individual, calculele cuantice pot exploata un fel de procesare paralelă.

Diferite cercetări efectuate până în prezent au demonstrat că un calculator bazat pe mecanica cuantică poate executa o sarcină practică mai rapid decât un calculator digital, operând totodată cu numere mai mari. Biții cuantici sunt numiți cubiți, iar un registru de trei cubiți poate înregistra toate cele opt numere posibile până când acesta este citit. Mai mult, un calculator cuantic nu trebuie să efectueze calcule numerice și se propune ca acestea să opereze ca și calculatoarele analogice.

Totuși tehnologia operațiilor cuantice computaționale este încă la început și mai există unele probleme de rezolvat. Problemele importante ce stau în fața cercetătorilor în acest domeniu sunt legate de menținerea unui sistem cuantic coerent și faptul că defectele în echipament cauzează acumularea erorilor. Chiar dacă problemele de calcul cuantic sunt dificile, procesoarele viitoare vor fi realizate într-un fel sau altul. John E. Kelly III, vicepreședintele laboratoarelor de sisteme, tehnologie și știință de la T.J. Watson Research Center afirmă că “Undeva între limitele litografiei convenționale și mânuirea atomilor, există destul spațiu pentru a realiza porți logice”.

Ținând seama de funcțiile clasice îndeplinite de orice microprocesor, structura standard cuprinde următoarele componente:

– unitatea de comandă și control;

– unitatea aritmetică și logică;

-setul de registre proprii;

-unitatea de interfață și liniile de comunicație.

Unitatea de comandă și control comandă, controlează și coordonează întregul proces de prelucrare a datelor și funcționarea corectă a tuturor componentelor sistemului pe baza comenzilor transmise de utilizator și memorate în memoria internă a calculatorului.

Ea execută instrucțiunile astfel:

extrage din memoria internă a calculatorului o instrucțiune de program;

decodifică instrucțiunea pentru a afla ce operație trebuie să execute și ce date vor fi folosite;

extrage din memoria internă datele necesare prelucrării;

activează circuitele electronice corespunzătoare din unitatea aritmetico-logică pentru a executa operația cu datele solicitate;

scrie la o anumită adresă de memorie rezultatul obținut în urma executării operației solicitate.

Unitatea aritmetico-logică (UAL) este alcătuită din totalitatea circuitelor electronice prin care se realizează prelucrarea datelor cerută prin instrucțiuni și comenzi. Aceste circuite sunt structurate pe registre (8, 16, 32, 64 biți) corelate cu lungimea cuvântului de memorie (16, 32, 64 biți).

La realizarea prelucrării datelor participă de regulă atât registrele unității aritmetico-logice (registrul de stare, registrul de deplasare, registrul sumator și pentru operații liniare), cât și registrele generale ale microprocesorului.

Principalele tipuri de operații elementare pe care le poate realiza UAL sunt: adunare logică, operații logice de tip AND, OR, NOT, XOR, operații de complementare a datelor, operații de deplasare a datelor cu un bit la stânga sau la dreapta.

Operațiunile complexe asupra datelor sunt realizate de microprocesor prin combinarea operațiunilor elementare.

Registrele microprocesorului funcționează ca o memorie RAM proprie în sensul că păstrează temporar informații ce urmează a fi prelucrate sau rezultate ale prelucrărilor până la transmiterea acestora către memoria RAM rpopriu-zisă a calculatorului.

Dintre registrele de date și de adresare ale microprocesorului mai importante sunt:

registrul de date care păstrează datele ce urmează a fi prelucrate de microprocesor sau rezultatele prelucrării care urmează a fi transmise către memorie pentru stocare;

registrul de instrucțiuni care conține întotdeauna codul instrucțiunii curente, identificat de UCC pentru a genera secvența de operații elementare și a decide execuția acesteia.

registrul contor-program conține adresa următoarei instrucțiuni ce urmează a fi apelată din memoria RAM și prelucrată. Codul instrucțiunii conținute în registrul contor-program va fi transferat în registrul de instrucțiuni după terminarea prelucrării instrucțiunii curente, iar instrucțiunea adresată prin registrul program va deveni instrucțiune curentă.

registrul contor-date conține adresa operanzilor ce vor fi preluați din memoria RAM și depuși în registrul de date pentru prelucrare. Odată cu încărcarea codului instrucțiunii ce urmează a se executa în registrul de instrucțiuni are loc și transmiterea unei comenzi de încărcare a operanzilor în registrul de date, pe baza adresei conțiunte de registrul contor-date.

Toate operațiunile aritmetice și/sau logice, de adresare, de transfer etc au loc pe baza unui dialog între microprocesor și memoria internă, pe de o parte, iar pe de altă parte între componentele funcționale ale microprocesorului.

Un microprocesor este caracterizat în principal de:

viteza de lucru;

dimensiunea memoriei intene ce poate fi adresată la un moment dat

setul de instrucțiuni ce poiate fi executat;

fiabilitatea și costul de fabricație.

1. Viteza de lucru arată cât de repede realizează microprocesorul un ciclu complet de excutare a unei instrucțiuni. Viteza se măsoară în MIPS (milioane de instrucțiuni pe secundă). Un calculator performant are o viteză de execuție de ordinul a 2-20 MIPS, iar un calculator cu performanțe reduse are viteza de ordinul a 0,1 MIPS. Viteza depinde de depinde de următorii factori:

frecvența ceasului intern

dimensiunea regiștrilor interni și a magistralei de date

tipul microprocesorului

dimensiunea memoriei cache.

A.Frecvența ceasului intern

Funcționarea microprocesorului este coordonată de un ceas intern al calculatorului. Ceasul intern este ca un oscilator care trimite în calculator pulsuri, la intervale egale de timp, bine determinate necesare pentru a comanda realizarea operațiunilor programate și sincronizarea tuturor funcțiilor calculatorului. Frecvența ceasului se măsoară în MHz. Valori des întâlnite sunt: 6, 12, 16, 25, 33, 40, 66, 100, 133, 166, 200 MHz. Cu cât această frecvență este mai mare cu atât microprocesorul este mai performant deoarece ea este direct proporțională cu viteza cu care microprocesorul execută instrucțiunile, deci cu viteza de lucru a calculatorului.

Se consideră că un calculator este “lent” dacă are frecvența easului sub 16 MHz, “vioi” dacă are frecvența între 16-25 MHz, rapid și foarte rapid la restul frecvențelor. Pentru a ne da seama ce înseamnă competiția, amintim că azi un Pentium la 200 Mhz este ceva obișnuit, ele putând ajunge la 233, 266 Mhz.

B.Dimensiunea registrelor interne și a magistralei de date

Cu cât dimensiunea regiștrilor microprocesorului este mai mare, cu atât crește viteza de lucru a acestuia, aceasta deoarece crește capacitatea de memorare în interiorul microprocesorului (în regiștrii săi) și deci numărul de operații de transfer cu memoria internă (care necesită timp) scade. De asemenea, dimensiunea magistralei de date influențează viteza de lucru a microprocesorului întrucât debitul de date care circulă pe magistrală este direct proporțional cu dimensiunea acesteia. O magistrală de date îngustă poate gâtui un calculator, chiar dacă toate celellate componente sunt rapide. Dimensiunile tipice ale magistralelor sunt de 16, 32 și 64 biți.

C.Tipul microprocesorului

Pentru utilizator, o importanță deosebită o are posibilitatea microprocesorului de a răspunde unor prelucrări căt mai diverse și complexe. Acest deziderat este asigurat de microprocesorele care pot executa o gamă cât mai largă de instrucțiuni.

Odată cu apariția microprocesoruluui 8086, firma producătoare Intel a realizat și o unitate specializată în operații în virgulă mobilă pentru a mări viteza de calcul a sistemului. Această unitate a fost numită coprocesor, primul pe piață fiind Intel 8087, destinat să lucreze atât cu microprocesorul 8086, cât și cu 8088. Pe măsura apariției de noi microprocesoare s-au proiectat și realizat și coprocesoare pereche până la lansarea microprocesorului Intel 486 DX care are și un coprocesor încorporat în același cip.

La pornirea calculatorului BIOS-ul (Basic Input/Output System), o componentă a nucleului sistemului de operare, testează dacă este prezent coprocesorul și, eventual, afișează rezultatul testului.

Avantajul folosirii coprocesorului constă în faptul că pe lângă rapiditatea de execuție a operațiilor matematice permite ca în timp ce microprocesorul continuă să execute operația în curs în lucru, coprocesorul execută calculele necesare, rezultatele fiind apoi preluate de microprocesor. În schimb, dacă microprocesorul întâlnește o instrucțiune ce necesită date preluate de la coprocesor, el trebuie să aștepte până când coprocesorul termină de efectuat calculele.

Frecvența de ceas a coprocesorului trebuie să fie aceeași cu cea a microprocesorului pe care-l deservește.

D.Dimensiunea memoriei cache

Toate microprocesoarele, începând cu familia 486 dispun de o componentă standard, incluzând un controler pentru memoria cache (memoria tampon rapidă). Memoria cache este o zonă de memorie foarte rapidă cu rol de a păstra o parte din seturile de instrucțiuni și de date cu care se lucrează în mod curent. Acestă memorie poate lucra integral în ritmul procesorului, ea fiind accesată fără cicluri de așteptare. Această soluție face ca procesorul să nu mai stea în așteptarea codurilor de instrucțiuni sau a datelor primite de la memoria principală, mult mai lentă, ducând la îmbunătățirea performanțelor. Cu cât memoria cache este mai mare, cu atât viteza microprocesorului crește.

Valorile tipice pentru capacitatea memoriei cache sunt: 64, 128, 256, 512 Ko. Astfel, de exemplu, Pentium Pro cu o frecvență de 150 MHz are o memorie cache de 256 Ko, în timp ce Pentium Pro de 166 sau 200 MHz au o memorie cache de 512 Ko.

Dimensiunea memoriei interne ce poate fi accesată la un moment dat

Valoarea maximă a memoriei adresabile este importantă în primul rând pentru că microprocesorul lucrează mult mai raoid cu memoria internă decât cu cea externă, iar în al doilea rând pentru că un program să poată fi executat trebuie să se găsească neapărat în memoria internă.

Setul de instrucțiuni pe care un calculator le poate executa este în general caracterizat direct de tipul microprocesorului. Cu cât setul este mai bogat, cu atât mai multe domenii de activitate pot fi abordate.

O instrucțiune sau o comandă transmisă de utilizator, prin program, conține o serie de informații privind natura operației sau funcției ce trebuie executată, operanzii care participă la realizarea operațiunilor aritmetice sau logice, locul unde se află operanzii sau unde se vor depune rezultatele prelucrării, componentele sistemului ce trebuie activate pentru executarea operațiunilor.

Instrucțiunile din setul recunoscut de procesor pot fi grupate în:

– instrucțiuni aritmetice;

– instrucțiuni de transfer a datelor – generale, de conversie, de intrare/ieșire etc.

– instrucțiuni de prelucrare a șirurilor;

– instrucțiuni de manipulare a informațiilor la nivel de bit;

– instrucțiuni de control a programelor, salt condiționat, salt necondiționat, iterații și întreruperi;

– instrucțiuni logice (AND, OR, NOT, XOR, TEST), de deplasare și rotire (stânga, dreapta și dublu sens).

Fiabilitatea și costul de fabricație

Funcționarea corectă, pe o perioadă mai îndelungată a microprocesorului indică o fiabilitate soprită și care raportată la costul acestuia constituie criteriile de decizie în alegerea unui anumit tip de microcalculator.

Microprocesoarele se pot clasifica din mai multe puncte de vedere:

După lățimea magistralei de date: microprocesoare pe 8, 16, 32 sau 64 biți.

După tipul de sarcini eficient realizabile:

procesoare de intrare/ieșire pentru conversații complexe între microcalculator și lumea ezterioară: ex. Intel 8089;

coprocesoare aritmetice, specializate pentru funcții aritmetice de utilitate generală (exponențiale, trigonometrice etc.): ex. Intel 80387;

procesoare digitale de semnal, specializate pentru algoritmii specifici prelucrărilor semnalelor: ex Texas Instruments TMS 320.

După principiile de bază ale arhitecturii care guvernează funcționarea:

procesoare cu set complet de instrucțiuni (CISC – Complex Instruction Set of Computing), numite microprocesoare standard sau simplu microprocesoare

procesoare cu un set redus de instrucțiuni (RISC – Reduced Instruction Set Computing). Acest tip stă la baza arhitecturii procesorului POWER PC. Acesta este viitorul calculatoarelor personale.

I.3.Memoria internă

Memoria internă este o componentă principală principală a sistemelor electronice de calcul, având rolul de a păstra datele și programele în formă binară pe toată durata de prelucrare a datelor participând împreună cu microprocesorul la efectuarea operațiilor stabilite prin program. În evoluția generațiilor de calculatoare, mediile fizice care au stat la baza realizării memoriei principale au cunoscut o serie de modificări

Tabelul nr. I.1.Modificarea mediilor fizice

Memoria internă este caracterizată de:

capacitate (număr de octeți);

timp de acces;

mod de organizare și adresare.

Dimensiunea memoriei interne este în strânsă legătură cu microprocesorul folosit. Ea se exprimă în Ko sau Mo. Cu cât se dispune de mai multă memorie internă, cu atăt performanțele calculatorului cresc.

Timpul de acces reprezintă intervelul dintre momentul în care s-a emis o cerere de acces pentru citire sau scriere și momentul când începe efectiv operațiunea respectivă. Pentru transferuri rapide el trebuie să fie compatibil cu timpii impuși de microprocesor. Se exprimă în mod obișnuit în microsecunde (ms) sau nanosecunde (ns).

Modul de organizare și de adresare a memoriei

Din acest punct de vedere, memoria internă este structurată pe celule binare, locații, zone, partiții, în funcție de particularitățile tehnice ale acestora.

Bit-ul este unitatea de prezentare a informației în memorie (cu valoare 0 sau 1).

Celula binară reprezintă circuitul electronic capabil să memoreze informații de un bit.

Octetul reprezintă o succesiune de 8 biți care pot fi adresați individual după adresa fiecăruia în parte.

Memoria internă este organizată în părți de dimensiuni egale, numite locații de memorie. Acestea constituie zone de memorie având asociate o adresă unică, iar conținutul poate fi scris sau citit într-un singur ciclu de memorie.

Locațiile de memorie sunt numerotate crescător, pornind de la 0 până la limita superioară ce indică ultima locație adresată (de exemplu, pentru memoria de bază adresa are valori de la 0 la 64000, știind că ea dispune de 640 Ko). Aceste “etichete” corespunzătoare locațiilor de memorie se numes adrese de memorie. Adresa de memorie este deci un număr natural reprezentând o informație care facilitează identificarea locului unde se află locația de memorie pe care dorim să o accesăm. În mod obișnuit, memoria ointernă este privită ca o succesiune de locații de memorie cu dimensiunea de 1 octet, conținutul locației fiind tratat ca o entitate de informație.

O succesiune de mai multe locații formează o zonă de memorie. Locația de memorie care desemnează o informație de 1 octet nu trebuie confundată cu noțiunea de cuvânt de memorie care poate să însemne o informație de 2, 4 sau 8 octeți.

Dimensiunea cuvântului de memorie este în strânsă legătură cu elementele constructive ale calculatorului și reprezintă unitatea elementară pentru memorarea și accesarea instrucțiunilor, operanzilor și adreselor. Dimensiunea cuvântului de memorie poate fi de 2, 4 sau 8 octeți.

Din punct de vedere al accesului și al modului de funcționare, memoria internă este alcătuită din două componente:

1. ROM (Read Only Memory);

2. RAM (Random Acces Memory).

I.3.1.Memoria ROM

Memoriile ROM (Read Only Memory) sunt circuite de memorie al cărui conținut este programat și nu poate fi schimbat de utilizator. Ele sunt folosite doar pentru citirea informațiilor (înscrise anterior), informații ce sunt rezidente permanent în cadrul sistemului. Pentru obținerea rezidenței permanente, memoria ROM trebuie să fie de tip nevolatil, adică la pierderea tensiunii informația să nu fie distrusă. În mod uzual, în modulele ROM sunt stocate comenzi de inițializare și pornire a anumitor componente ale sistemului de operare, compilatoare, interpretere etc.

Memoriile ROM au evoluat în timp, prin folosirea tehnicilor speciale de ștergere selectivă și reprogramare, astfel:

memorii programabile, PROM (Programmble Read Only Memory), pot fi programate o singură dată de utilizator, după înscriere informația nu mai poate fi ștearsă.

EPROM (Eraseable PROM) pot fi șterse și reprogramate de către utilizator, însă ștergerea nu poate fi selectivă, operația distrugând întregul conținut al celulei de memorie. Acest dezavantaj este eliminat de memoriile EEPROM.

EEPROM sau E2PROM (Electricaly Eraseable PROM) care pot fi atât citite, cât și șterse în mod selectiv și reprogramate de către sistemul care le utilizează.

I.3.2.Memoria RAM

Memoria RAM (Random Acces Memory) este de tip volatil deoarece la pierderea tensiunii informația din celulele de memorie se distruge. Memoriile RAM sunt utilizate ca memorii de program și date și se pot clasifica astfel:

memorii RAM statice (SRAM)

memorii RAM dinamice (DRAM)

Memoriile SRAM sunt și ele de două tipuri: memorii bipolare și memorii MOS statice. Memoriile RAM bipolare realizate cu tranzistoare bipolare permit citirea/înscrierea informației în memorie. În general, aceste memorii sunt mai rapide decât memoriile MOS statice, dar consumă o putere mai mare. Sunt utile în cazul în care se dorește o viteză de lucru mare. Memoriile MOS statice realizate cu tranzistoare MOS sunt folosite în cazul în care se dorește obținerea unei capacități mari de memorie.

La memoriile DRAM (Dynamic RAM), funcționarea se bazează pe înmagazinarea, într-un timp finit, a unei sarcini electrice pe un condensator. Celulele de memorie dinamică au ca suport fizic starea de funcționare a unui tranzistor MOS (Metal Oxide Semiconductor). Pentru obținerea unor module de memorie RAM din circuite DRAM este necesar folosirea unor interfețe formate din circuite suplimentare de reîmprospătare și de adaptare. Pentru capacități mici de memorie, interfațările au fost integrate pe un cip comun cu circuite de memorie, obținându-se circuitele IRAM (Integrated RAM), iar pentru capacități mari de memorie interfațările au fost integrate separat prin circuite specializate.

Static RAM (SRAM) este un tip de memorie mai rapidă (de 3 până la 10 ori) decât memoria dinamică Dynamic RAM care echipează PC-urile. SRAM este utilizată pentru memoria cache. Pentru determinarea vitezei necesare SRAM corespunzătoare unui anumit PC, se va împărți numărul 1 la frecvența procesorului. Astfel, dacă pentru un calculator cu 486DX2/66, este necesară o memorie SRAM cu un timp de acces de 1/66000000s, deci de 15 ns. Pentru un Pentium la 120MHz timpul de acces va fi de 1/120000000s, deci de 8 ns.

EDO RAM (Extended Data Output) este un nou tip de RAM a cărui principală proprietate este aceea de a menține datele la dispoziția procesorului, chiar după inițierea unui nou ciclu de acces la memorie. Această modalitate de acces suprapusă permite să pară mai rapidă decât este de fapt. Creșterea performanțelor prin folosirea acestui tip de memorii este evaluată la 15%. Sunt construite similar cu DRAM-urile, lucrează însă cu 20% mai rapid, pentru că preiau o parte din munca controlerului de memorie. Acest lucru este posibil pentru că noile cipuri de memorie au o zonă pentru memorarea intermediară a datelor. În prezent, această memorie este concurată de SDRAM. Furnizorii de componente se orientează deja către tehnologii mai noi al căror obiectiv este de a răspunde nevoilor crescânde ale procesoarelor, cum sunt RDRAM și MDRAM.

Memoria, precum și microprocesorul sunt cip-uri obținute printr-o tehnologie specială, numită CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors). Această tehnologie se bazează pe combinarea a două tipuri de semiconductori, PMOS și NMOS. Ele consumă extrem de puțină energie și constituie memorii RAM. În felul acesta ele pot fi alimentate de la baterie. Este motivul pentru care parametrii de configurare ai PC-ului sunt păstrați înn memoria CMOS.

Memorii RAM statice nevolatile (NVRAM)

Circuitele de memorie RAM nu pot păstra informația înmagazinată în cazul dispariției tensiunii de alimentare. Acest dezavantaj poate fi înlăturat prin cuplarea unei memorii RAM cu o memorie EEPROM, astfel încât, în cazul dispariției tensiunii de alimentare informația din RAM să fie transferată în EEPROM, asigurarea unei alimentări de la surse suplimetare (baterii) fiind necesară doar în timpul scurt în care s-a efectuat transferul de date. La revenirea tensiunii de alimentare, o comandă determină transferul invers al datelor din EEPROM în memoria RAM.

Mai nou, Universitatea din Köln a dezvoltat o metodă de stocare optică a datelor pe plăci de cristal. Informația este scrisă într-un strat de cristal. Sistemul este perfect stabil și poate fi scris de mai multe ori. Viteza de acces la Cristal RAM este cu câteva sute de ori mai mare decât la un harddisc obișnuit. Se pot obține astfel capacitți de 300 bilioane de biți pe centimetru pătrat.

Cracteristicile memoriei RAM sunt:

timpul de acces al memoriei RAM trebuie să fie cât mai mic. Exemplu: la un 486, este de 70ns, la un Pentium se calculează înmulțind numărul 10 cu ultima cifră scrisă pe unul din cipurile componente pe SIMM;

paritatea este un bit numit bitul de paritate. Acest bit de paritate este al IX-lea bit a cărui singură funcție este cea de control a corectitudinii informației. Memoria cu paritate este mult mai sigură decât cea fără. Exemplu: setul de cipuri Triton al lui Intel, Triton și Triton I nu au capacitatea să lucreze cu paritate (cu 9 biți), însă Triton II are această caracteristică.

Memoria RAM se prezintă sub forma unor SIMM-uri ( plăcuțe alungite pe care sunt lipite cipuri) cu 30 sau 72 de pini. Ultimele SIMM-uri sunt folosite în sistemele produse în precedenții doi ani. Cele cu 30 de pini nu vor putea fi folosite într-un mediu Pentium. Abrevierea SIMM vine de la Single In-line Memory Module. SIMM-urile pe 72 de pini sunt mai performante și mai economicoase datorită capacității de date ce poate fi stocată pe un singur asemenea SIMM, până la 256 MB și a flexibilității configurației în funcție de celelalte SIMM-uri aflate în calculator. Pe placa de bază trebuie să fie configurate 4 sloturi SIMM de 72 pini. Sloturile sunt conectori care fac legătura între plăci și mainboard (placa de bază). Sunt prezente sub forma unor clame în care se înfing terminațiile metalice ale plăcii. Rolul slotului este facilitarea transferului de date cu unitatea centrală. In cazul SIMM-urilor de 72 pini este nevoie de 64 pini pentru cei 64 biți ce pot fi accesați în acelai timp, iar 8 biți sunt biții de paritate ai celor 8 bytes.

I.4.Memoria cache

Memoria cache semnifică memoria ascunsă. Acest tip de memorie este prezent începând cu calculatoarele din generația a IV-a. Soclul pentru memoria cache există pe plăcile de bază ale generației 486 și următoarele.

Ideea de memorie cache s-a născut mai demult. S-a observat de-a lungul timpului că se tot accesează aceeași porțiune de memorie (RAM sau disc) de mai multe ori fiind astfel nevoie de un timp lung de așteptare pentru reobținerea ei (recitirea acesteia din memorie). Pentru a nu se mai pierde timp cu aceste citiri “lente”, s-a creat un anumit tip de memorie, unde informația cea mai des utilizată să fie stocată pentru a putea fi procurată mult mai ușor decât în cazul accesării ulterioare. Proprietatea de bază a memoriei cache este timpul de acces foarte mic, incomparabil cu timpul necesar obținerii informației respective în alt mod. Această memorie cache este accesibilă utilizatorului în mod direct, ea lucrând practic transparent pentru utilizator, deci nu poate fi folosită și ca memorie RAM. De aceea a primit și numele de memorie cache, memorie ascunsă. Memoria cache s-a extins, apărând astfel și la harddisc-uri, la controler-e etc (pe baza aceluiași concept, de reobținere mult mai rapidă a informației cea mai des folosită).

Pe placa de bază, memoria cache poate apărea în mai multe feluri:

cipuri ce sunt inserate în socluri speciale;

deja încorporată pe placa de bază (des întîlnită pe plăcile de Pentium);

forma unor mici card-uri (asemnătoare unui SIMM – Single In-line Memory Module de memorie) ce sunt introduse în sloturi speciale PBC (Pipelined Burst Cache) întîlnite numai la plăci de Pentium.

Memoria cache poate fi de două niveluri:

nivelul 1 se află chiar în interiorul microprocesorului (L1);

nivelul 2 se află pe placa de bază (L2).

Controlerul de cache și memorie comandă accesul la cache-ul second level de pe placa de bază. Memoria cache este compusă din module SRAM foarte rapide, care memorează datele intermediar. În cazul în care procesorul cere date, controlerul verifică pentru început dacă informațiile sunt depuse doar în memoria cache. Dacă nu este cazul, procesorul trebuie să se adreseze memoriei DRAM sau harddisc-ului. Controlerul de memorie reglează întreaga comandă a busului pentru transferul de date între procesor, memoria cache (SRAM)), memoria principală (DRAM) și busul PCI (de exemplu, pentru că el este de mai multe tipuri: ISA, VESA, MCA).

Memoria cache este o punte între memoria RAM sensibil mai lentă dar mai ieftină și procesorul rapid.

Din punct de vedere al administrării și utilizării, memoria internă este identificată prin următoarele componente:

memoria de bază (convențională);

memoria superioară (Upper Memory Area – UMA);

memoria înaltă (High Memory Area – HMA);

memoria extinsă;

memoria expandată.

Memoria de bază este formată din primii 640 Ko din memoria RAM, fiind componenta de bază a memoriei interne, fără de care nici un calculator nu poate funcționa. Ea reprezintă partea din memoria internă unde se execută majoritatea programelor-utilizator și unde se încarcă sistemul de operare la pornirea calculatorului.

Memoria superioară urmează memoriei de bază și ocupă o zonă de 384 Ko (641la 1024). În mod curent, programele-utilizator nu au acces la această zonă. Ea este împărțită astfel:

primii 128 Ko formează memoria RAM video, folosită de către adaptoarele video;

următorii 128 Ko sunt rezervați pentru programele soft și programele BIOS (Basic Input Output System) de pe plăcile adaptoare. BIOS-ul reprezintă o colecție de programe prin care se comunică cu perifericele calculatorului.

ultimii 128 Ko sunt rezervați pentru componenta BIOS de pe placa de bază. Tot aici se află autotestul efectuat pentru punerea sub tensiune și încărcătorul de sistem care dirijează sistemul până la preluarea controlului de către sistemul de operare MS-DOS.

Memoria extinsă este aeea parte a memoriei ce poate fi adresată peste 1 Mo, fiind specifică procesoarelor începând cu tipul I 80286 și mai puternice. Memoria extinsă este frecvent utilizată de produsele soft moderne care solicită volume mari de memorie.

Primii 64 Ko ai memoriei extinse se numesc memoria înaltă (Upper Memory Block) în care rulează o parte din programele sistemului de operare MS-DOS dacă în fișierul CONFIG.SYS a fost specificată comanda DOS=HIGH.

Atunci când se lucrează cu memoria extinsă, microprocesorul este supus unor protocoale prin care se trece din modul de lucru real în modul de lucru protejat. Aceste protocoale sunt puse la dispoziția utilizatorului fie independent, fie însoțind anumite programe care solicită memoria extinsă. Sistemul de operare MS-DOS pune la dispoziția utilizatorului managerul de memorie extinsă HIMEM.SYS care instalat în fișierul CONFIG.SYS asigură lucrul cu memoria extinsă.

Memoria expandată este o memorie suplimentară care apare datorită utilizării incomplete a memoriei superioare. S-a constatat că în BIOS există zone libere, programele nefiind alipite unul de celălalt. Aceste porți au fost folosite pentru a instala pe calculator memoria expandată. În cazul acestei memorii pot fi stocate, într-un volum limitat, programe și date. Aceste date și programe sunt constituite în blocuri (bancuri) de memorie a căror număr se memorează într-un registru al microprocesorului, ele fiind introduse pe rând în zonele libere din memoria superioară. Mărimea acestei memorii este limitată de capacitatea registrelor

II.Sitemul de intrare-ieșire și dispozitivele periferice

Cum se transmit informațiile în interiorul calculatorului?

În interiorul calculatorului informația se transmite codificat, în format binar. Deci, în interiorul calculatorului informația circulă sub forma unui șir de biți. Singura componentă hardware a calculatorului care face diferențiere între programe și date este procesorul. Pentru celelalte componente, informația este un șir de biți fără nici o semnificație informațională/

Între cele trei mari componente hardware ale calculatorului, informația circulă pe magistrală (bus). Magistrala se definește ca mulțimea conductoarelor folosite în comun de mai multe unități funcționale pentru realizarea unor sarcini pe care informația circulă sub formă de impulsuri electrice cu două niveluri de tensiune cărora le corespunde cele două cifre binare 0 și 1.

După natura informațiilor care circulă, magistralele pot fi de adrese, de date sau de semnale de control, după cum semnalele respective reprezintă adrese, date sau comenzi și informații despre starea unităților interconectate.

Liniile folosite pentru transferul datelor între microprocesor, memorie și dispozitivele de intrare/ieșire formează magistrala de date. Această magistrala este bidirecțională – pe ea intră date atunci când se efectuază o citire din memorie sau de la dispozitivele de intrare/ieșire și ies date la efectuarea unei scrieri.

Magistrala de adrese este unidirecțională – adresele ies din microprocesor pentru a putea fi transmise către circuitele de memorie și către cele de I/E. Prin magistrala de adrese, microprocesorul coordonează funcționarea microcalculatorului.

Magistrala de comenzi este reuniunea unor semnale individuale de I/E din microprocesor, având fiecare un rol aparte. Aceste semnale se pot clasifica astfel:

1. Semnale de control – prin care microprocesorul coordonează funcționarea dispozitivelor de pe magistrală (exemple: READ, WRITE);

2. Semnale de stare – prin care microprocesorul primește reacții de la dispozitivele situate pe magistrală (ex: cerere de întrerupere, cerere de suspendare a controlului magistralei).

Patru tipuri de activități se pot desfășura pe o magistrală și anume:

1. Transferul datelor – se efectuează între regiștri UC și o locație de memorie sau un registru de interfață. Pentru realizarea unui transfer, avem nevoie de adrese prin care se selectează locația de memorie sau registrul de interfață, de o comendă care va specifica tipul operației (scriere/citire memorie, scriere/citire dispozitiv periferic) și de datele din memorie sau de la dispozitivul selectat.

2. Operația de suspendare a controlului magistralei – se folosește în cazul în care există mai multe module care vor să ocupe magistrala. Când microprocesorul care ocupă magistrala își termină operația, el poate să-și suspende controlul, astfel încât acesta să fie preluat de un alt microprocesor care dorește sa acceseze magistrala. Operația poate fi executată la cerere sau la momente de timp bine definite.

3. Sincronizarea microprocesorului cu dispozitivele lente – această operație sesuprapune peste operația de transfer a datelor, în situația în care dispozitivul selectat prin comandă este mai lent. În acest caz, la nivelul dispozitivului de comandă se trece microprocesorul în așteptarea unui semnal specific către periferic.

4. Operația de întrerupere – se folosește în cazul în care se dorește oprirea fluxului de instrucțiuni în curs de execuție și înlocuirea lui cu alt flux. Întreruperea poate fi cauzată de schimbarea unui dispozitiv periferic sau de un eveniment extern/intern neașteptat. La apariția unei cereri de întrerupere, microprocesorul termină instrucțiunea curentă, salvează adresa de revenire, după care trece la o secvență de tratare a cererii de întrerupere.

După sensul de circulație a informațiilor, magistralele sunt bidirecționale și unidirecționale.

Magistralele se mai pot clasifica în magistrale dedicate, respectiv nededicate.

Magistrala dedicată este în permanență asignată unei singure funcții sau unui set de dispozitive fizice. Magistrala nededicată permite accesul mai multor funcții sau al mai multor dispozitive fizice.

Tehnicile de control al magistralei (tehnici de arbitrare) sunt folosite în cazul în care există cereri simultane de acces la magistrală. Pentru a transmite informația corectă pe magistrală este necesar să se respecte următoarea regulă – la un moment dat accesul pe magistrală îl poate avea doar un singur emițător, numărul receptoarelor fiind teoretic nelimitat. Prin activitatea de arbitraj se înregistrează cererile de acces la magistrală ale emițătorului și eventual se acordă magistrala solicitatorului. Arbitarea poate fi realizată centralizat, caz în care circuitele necesare efectuării controlului se află comasate într-un singur modul, sau distribuit, caz în care fiecare modul cuplat pe magistrală conține un circuit cu logica de arbitraj necesară. Pentru fiecare dintre aceste tipuri de tehnici există trei metode de arbitrare: înlănțuire serială, interogare, cereri independente.

În cazul în magistrala a fost câștigată de un dispozitiv, trebuie stabilit dialogul între sursă și destinație. Pe baza metodei de dialog se realizează transferul propriu-zis, care poate fi sincron (la cuante de timp fixe, generate de un generator de tact central) sau asincron.

Să trecem acum în revistă componentele periferiei calculatorului. După cum s-a văzut ea se împarte în:

Dispozitive de memorare sau memoria externă

Dispozitive de I/E.

II.1.Memoria externă

Memoria operativă sau internă este un dispozitiv de memorare de foarte mare viteză, care s-a ieftinit foarte mult. În paralel s-a extins foarte mult și volumul de date memorate și prelucrate. Astfel, încă de la începuturile existenței calculatoarelor, specialiștii au trebuit să recurgă la dispozitive care să extindă memoria internă. În acest scop, s-a recurs la diferite principii fizice cum ar fi:

efectul magnetic al curentului electric variabil și invers;

fotoelectricitatea etc.

Cele două principii enumerate mai sus constituie baza sistemelor actuale, având astfel dispozitive de memorare magnetice și dispozitive de memorare optice.

A. Dispozitivele de memorare magnetice

Pentru memorarea unor volume mari de date, care să poată fi regăsite rapid se folosesc dispozitive periferice în care se utilizează în esență suporturi magnetice. Suporturile magnetice se împart la rândul lor în două categorii:

suporturi adresabile magnetice (discuri și dischete);

suporturi neadresabile magnetice (benzi magnetice).

1. Unitățile de discuri magnetice

Sunt dispozitive fizice care permit gestionarea discurilor magnetice.

Discurile magnetice se clasifică după mai multe criterii:

1. după capetele de citire/înregistrare;

2. după modul de grupare;

3. după materialul din care sunt făcute, etc.

1. După capete, sunt:

– discuri cu capete fixe, la care capetele sunt fixate;

– discuri cu capete mobile, la care capetele se mișcă solidar, câte unul pe fiecare față.

2. După modul de grupare:

– discuri amovibile (care se pot grupa în pachete);

– discuri inamovibile, care sunt independente, deci nu se grupează în pachete.

3. După materialul din care este făcut discul, avem:

– discuri dure, la care platanele sunt făcute dintr-un material dur, de obicei dur-aluminiu;

– discuri flexibile, la care discul este făcut din material plastic.

Corespunzător tipurilor de suport, discurile magnetice se clasifică în:

unități de disc flexibil (floppy discuri);

unități de disc hard (dur sau Winchester);

unități de disc amovibil (Bernoulli, SyQuest).

a.) Unitățile de disc flexibil (floppy disc)- sunt folosite pentru a înregistra date pe dischete, care apoi vor putea fi citite pe același tip de unitate. A fost creată în 1967, în laboratoarele IBM din San Jose și atribuită unui colectiv condus de Allan Shugart.

Unitatea de disc flexibil are în esență:

1. două capete de citire/înregistrare, pentru a utiliza ambele fețe ale dischetei;

2. un dispozitiv de acționare a capetelor;

3. un motor de antrenare a dischetei (360 rot/min);

4. logica de comandă a părților amintite mai sus împreună cu logica de scriere și citire.

Interfațarea cu magistrala PC-ului se face prin intermediul plăcii de I/E.

Dischetele sunt folosite pentru păstrarea programelor și a fișierelor de date de mici dimensiuni, pentru arhivări, precum și pentru transferul de diferite date și programe între calculatoare. Ele nu necesită condiții speciale de păstrare, dar este indicat să fie păstrate în locuri ferite de acțiunea unor câmpuri magnetice puternice sau în apropierea unor surse de căldură deosebite. De asemenea, este indicat ca din când în când informațiile să fie rescrise pe dischete, pentru a nu se pierde.

Principalele tipuri de dischete sunt cele de 5 1/4" și 3 1/2". Există și dischete mai vechi de 8", precum și mai noi de 2". Principalele carecteristici sunt:

– ele sunt discuri din polyester acoperit cu un strat magnetic;

– discul propriu-zis se află într-un înveliș protector, fiind manevrat împreună cu acesta;

– discheta de 5 1/4" este antrenată printr-un orificiu aflat în mijlocul dischetei, iar cea de 3 1/2" printr-un dispozitiv metalic;

– capetele de citire/înregistrare se așează pe suprafața dischetei în orificiul de contact;

– protecția la scrierea pe dischetă se realizează în primul caz printr-un scotch care se lipește peste orificiul dreptunghiular din marginea jos a dischetei, în timp ce la cel de-al doilea, printr-un comutator;

– în ce privește capacitatea dischetelor, aceasta depinde de:

numărul de fețe;

densitate.

Astfel, după numărul de fețe avem:

dischete cu o față (single side);

cu două fețe (double side).

Prima categorie practic a dispărut.

După densitate avem:

simplă densitate (Simple Density – SD);

dublă densitate (Double Density 2D sau DD);

înaltă densitate (High Density – HD);

densitate cvadruplă (Quad Density -QD);

densitate extra înaltă (Extra High Density – ED).

Capacitatea dischetelor este:

dischetele DD de 5 1/4" au capacitatea de 360Ko, iar cele de 3,5” 720 Ko.

dischetele HD de 5 1/4" au capacitatea de 1.2 Mo, respectiv cele de 3 1/2 au 1.44 Mo.

Există și dischete cu capacitatea de 2.88 Mo.

O dischetă poate fi utilizată numai dacă a fost formatată în prealabil.

Datele sunt înregistrate sub forma unor octeți memorați ca șiruri de cifre binare (zone magnetizate și nemagnetizate). Aceste șiruri sunt așezate circular, de-a lungul pistelor. Pistele pe discurile magnetice sunt circulare și concentrice, corespunzând unei poziții a capului de citire-înregistrare. O porțiune dintr-o pistă se numește sector. Sectorul este cea mai mică entitate modificabilă prin rescriere. Fiecare sector are o adresă unică formată din poziția pistei și numărul sectorului. Numărul de caractere pe sector depinde de tipul discului, dar în general este o putere a lui 2, adică 256, 512, 1024, 2048, 4096. O dischetă de 3,5 inch cu două fețe, de exemplu, (1.44 Mo) are 80 piste/față, 18 sectoare/ pistă, 512 caractere/sector, total sectoare 2440. Discurile dure au un număr variabil de fețe și piste, în funcție de performanțele discului. Dimensiunea sectoarelor este fixă de 512 caractere.

Un alt concept vehiculat mult este cel de cilindru, respectiv cilindru virtual. Prin cilindru virtual se înțelege ansablul pistelor pe un echipament cu mai multe discuri care pot fi accesate fără a mișca capul de citire-înregistrare. Altfel spus, cilindrul este ansamblul pistelor care corespund unei poziții a capetelor de citire-înregistrare de pe toate pistele. Un floppy disc cu două fețe are un număr de cilindri egal cu jumătate din numărul pistelor.

b.) Unitățile de discuri Winchester

Unitatea de hard disc este un dispozitiv de memorie externă închis ermetic, care poate păstra o cantitate foarte mare de informații din sistem.

Aceste unități au fost introduse de IBM în 1974 și au primit denumirea de discuri Winchester din motive de reclamă, deoarece prima unitate era formată din două discuri (era o unitate duală) cu câte 30 Mo. Cum vestita armă de vânătoare automată avea două țevi cu câte 30 de focuri, s-a găsit această denumire comercială.

Funcționarea fizică: Unitatea de hard disc are mai multe discuri care se rotesc cu viteze de la 3600 rot/min în sus, montate unele peste altele și capete care se mișcă deasupra discurilor înregistrând informațiile pe piste și sectoare.

Spre deosebire de floppy discuri, la care capetele de citire/înregistrare se așează pe disc, la hard disc-uri acestea nu ating suprafețele discurilor în timpul funcționării normale, plutind pe o pernă de aer, numită și lagăr de aer.

Marele avantaj al unităților de discuri Winchester față de alte tipuri este că, pe lângă faptul că unitatea fiind perfect ermetică asigură o mai bună protecție la praf, umezeală etc., s-a putut mări considerabil viteza de rotație și s-au putut apropia mult mai mult capetele de suprafețele discurilor. Principalul dezavantaj al unităților Winchester l-a reprezentat faptul că tehnologia fabricării este mult mai complicată. Având în vedere faptul că tehnologia fabricării a fost protejată mult timp, fostele state socialiste nu au putut intra înainte de '89 în posesia acestei tehnologii, deci, acesta a fost unul dintre marile avantaje strategice ale IBM.

Pentru a putea fi filosit, un disc dur trebuie să fie formatat, adică definită structura inițială a discului. Formatarea presupune trei etape:

formatarea la nivel sau formatarea fizică;

partiționarea;

formatarea la nivel superior sau formatarea logică.

În timpul formatării logice pistele discului sunt împărțite în sectoare, numărul acestora depinzând de tipul unității.

Transferul dintre periferic și memoria tampon se realizează pe unități, numite blocuri fizice sau articole fizice, care în acest sistem de fișiere se mai numesc clustere. Un cluster este format din unul sau mai multe blocuri. Dimensiunea clusterelor se stabilește la formatare, dar trebuie să fie o putere a lui 2.

Partiționarea segmentează discul în mai multe regiuni, sau discuri logice numite partiții, care pot conține sistemele de fișiere ale unui același sistem de operare sau ale unor sisteme de operare diferite.

Astăzi, sistemele de operare ale calculatoarelor personale utilizează trei sisteme comune de fișiere:

FAT (file Allocation Table – tabela de alocare a fișierelor), sistem folosit de sistemele de operare DOS, OS/2 sau Windows NT, acceptând nume de fișiere care au cel mult 11 caractere (opt plus o extensie de trei caractere) și un volum de maximum 2 Go.

HPFS (High Performance Files System – sistem de fișiere de înaltă performanță), sistem de fișiere de tip UNIX, accesibil sub OS/2 și Windows NT numele fișierele putând avea 216 caractere, mărimea volumului fiind limitată la 8 Go.

NTFS (NT Files System – sistem de fișiere pentru Windows NT), sistem de fișiere de tip UNIX, accesibil sub Windows 95 și OS/2, numele fisierelor putând avea până de 256 de caractere, mărimea volumului fiind limitată la 8 Go.

Primul sistem de fișiere este cel mai des utilizat.

În acest caz partiția este împărțită în mai multe zone:

1. zona sectorului de Boot;

2. zona de FAT;

3. zona director;

4. zona de date propriu-zise.

1. Zona de boot, este formată din primul sector (sectorul 0) al oricărei partiții MS-DOS care este rezervat pentru programul încărcător. El conține unii parametri necesari la încărcarea sistemului:

– dimensiunea sectoarelor,

– număr de sectoare pe disc,

– număr de sectoare pe pistă,

– dimensiunea clusterelor (în octeți),

– număr de zone de FAT,

– număr de sectoare într-o zona FAT,

– numărul de intrări în directorul rădăcină,

– număr de capete de citire/înregistrare,

– număr de sectoare ascunse,

– sectoarele rezervate,

– codul de identificare a suportului (OEM).

În cazul formatării sub MS-DOS, indiferent dacă discul este sistem sau utilizator, acest sector este completat . Un disc care nu are acest sector completat este considerat un disc non MS-DOS.

2. Zona FAT, este formată dintr-un număr de sectoare ce conțin harta alocării în fișiere a spațiului de pe disc, fiind indicate clusterele alocate, cele libere precum și cele defecte.

3. Zona director conține informații importante despre fiecare fișier de pe disc din directorul rădăcină și despre sub-directoarele de pe nivelul ierarhic imediat inferior. Fiecare intrare într-un director are 32 de octeți și anume:

– numele fișierului (8 octeți),

– extensia (3 octeți),

– atribute (1 octet),

– 10 octeți rezervați,

– timpul creării sau al ultimei actualizări (2 o),

– data creării sau actualizării (2 o),

– clusterul de început al fișierului (2 o),

– dimensiunea fișierului (4 o).

4. Zona de date, dupa cum îi spune și numele este zona alocată pentru date pe disc.

Unitățile de disc se leagă la magistrala calculatorului prin intermediul unei interfețe sau a unor controlere.

Parametrii principali ai unei unități de hard disc sunt: capacitatea de memorare, timpul mediu de acces și rata de transfer.

Timpul mediu de acces, exprimat de obicei în milisecunde, este timpul mediu necesar pentru ca ansamblul de capete să se miste între doi cilindri oarecare. În general se condideră că un disc cu rata de acces de sub 30 de milisecunde este rapid.

Rata de transfer reprezintă viteza cu care unitatea și controlerul pot să trimită datele către sistem.

În ceea ce priveste capacitatea de memorare, unii indicatori sunt predefiniți, cum ar fi: numărul de cilindri și numărul de capete. Tipurile de discuri, precum și unitățile de discuri flexibile sunt definite de memoria de configurare CMOS.

c.) Unitățile de discuri amovibile

Tot mai multe companii și-au întors privirile spre produsele de stocare amovibile pentru a-și acoperi propriile necesități de stocare, securitate a datelor și transport. Aceste unități sunt mai puțin utilizate la ora actuală decât unitățile de discuri Winchester. Ele au capacități cuprinse între 35 Mo și 270 Mo și oferă posibilitatea de a stoca date sau programe mai puțin utilizate, pentru a le putea transporta de la un calculator la altul (ca și în cazul unităților de disc flexibil).

Cele mai folosite unități amovibile sunt unitățile de tip Bernoulli, care au un suport asemănător cu o dischetă de 3,5". Unele discuri Bernoulli sunt discuri dure. În unitate, discul este rotit cu viteza de 3600 rot/min, formându-se o pernă de aer pe care plutesc capetele deasupra suportului. În general unitățile de discuri Bernoulli sunt unități externe, adică nu fac parte din cutia unității centrale.

Compania Iomega, fondată în anul 1980, prin introducerea pe piață a dispozitivelor Bernoulli, produce și comercializează dispozitive de stocare amovibile, oferind soluții performante utilizatorilor de calculatoare. În anul 1995, Iomega a ieșit pe piață cu două soluții de stocare noi: dispozitivele Zip și Jaz. De asemenea, Iomega oferă o a treia categorie de dispozitive de stocare și anume stramerele Ditto.

Bernoulli: construit atât în variantă fixă, cât și portabilă, cu o capacitate de 230 MB, are o rată de transfer de 1,92 MB/s. Poate citi discuri Bernoulli (5 1/4 inch) de 150, 105, 90, 65 și 35 MB cu un timp de acces efectiv de 18 ms, egalând performanțele hard discurilor.

Zip: cu o capacitate de stocare a discurilor de 100 MB, aceste dispozitive reprezintă o soluție practică pentru stocarea ușoară și rapidă a datelor, constituind o alternativă la clasicile unități floppy de 1.44 MB. Fiind portabile, ele oferă posibilitatea transportării cu ușurință a fișierelor între sisteme, având un suport software adecvat, ușor de utilizat și care permite stocarea, partajarea, organizarea și gestiunea tuturor fișierelor. Alimentarea dispozitivului este externă, funcționând la o tensiune de 5V.

Jaz: Timp de acces de 10-12 ms, capacitate de stocare de 1GB, rata medie de transfer de 5.4 MB/s, greutate și dimensiuni reduse, ele fiind portabile. Toate acestea le situează pe o poziție superioară în gama produselor hard-disc.

SyQuest a început să fabrice dispozitive de stocare amovibile încă din anul 1982. An de an, compania și-a rafinat propriile tehnologii, producând acum dispozitive amovibile care demonstrează un înalt nivel de calitate și performanță, comparabil cu cel al dispozitivelor de disc dure. SyQuest oferă unități de disc Winchester amovibile de 3.5 inch și 5.25 inch, având o capacitate de 230 MB, unități de disc Winchester amovibile SCSI II de 200 MB compatibile cu cartușe de 200, 88 și 44 MB, precum și unități SyJet de înaltă performanță de 1.5 GB, 3.5 inch.

2. Unități de bandă și casetă magnetică

Benzile și casetele magnetice sunt suporturi neadresabile și reprezintă cele mai ieftine mijloace de memorare și de mare capacitate (de ordinul Go), utilizate pentru arhivare, adică pentru păstrarea unor copii de siguranță în cazul unor fișiere mari sau utilizate cu o frecvență scăzută.

Unitățile clasice de bandă magnetică au două role, banda derulându-se de pe o rolă pe cealaltă. Pentru scrierea informațiilor pe bandă, respectiv citirea lor de pe bandă, se utilizează capete de înregistrare, respectiv de citire. În general sunt utilizate pentru minicalculatoare și pentru sistemele medii-mari.

De obicei, benzile magnetice la PC-uri sunt introduse în casete sau cartușe și au capacități de memorare ce pot ajunge până la ordinut sutelor de Mocteți. Unitatea de bandă magnetică, în acest caz, se numește streamer. Streamer-ul a fost introdus de IBM în 1978. Ele se utilizează în general pentru arhivarea sau salvarea fișierelor de pe discul Winchester. Calitatea streamer-elor, precum și a soft-ului care le însoțește, depinde foarte mult de preț și poate influența foarte mult performanțele calculatorului.

Indiferent de tipul unității, în cazul benzilor magnetice înregistrarea datelor se face secvențial și având în vedere că suportul nu este adresabil accesul la o înregistrare necesită citirea (căutarea ei) de la începutul benzii. Deci, unitatea de bandă magnetică, indiferent de tipul ei, este un dispozitiv lent, dar ieftin.

Banda magnetică este utilizată adesea pentru arhivarea datelor, fiind disponibilă și sub forma bibliotecilor de benzi. Acestea permit automatizarea procesului de salvare/arhivare prin care se diminuează considerabil timpul afectat acestei activități.

Tehnologiile benzilor magnetice pot fi categorisite astfel: biblioteci DLT, bibliotecile de 4 mm și 8 mm.

Biblioteca DLT reprezintă una din cele mai noi tehnologii în industria de salvare/arhivare și oferă următoarele avantaje:

oferă cea mai mare capacitate de memorare/cartuș, respectiv 40 Gb/cartuș;

utilizează tehnica de memorare în serpentină, în contrast cu tehnologia de scanare elicoidală cu capete rotative, ce permite citirea și scrierea simultană a datelor pe mai multe canale și cu viteze mai mari;

timpul de viață de 30 de ani egalează stocarea de tip opto-magnetică ceea ce le face ideale pentru arhivarea datelor.

Bibliotecile de 4 mm reprezintă o tehnologie mai veche, cu scanare elicoidală, în care banda este poziționată oblic, dar care oferă numeroase avantaje:

noile biblioteci se bazează pe formatul DDS-2 pentru cartușele de bandă ce oferă o densitate dublă față de precedentul format DDS. Noul format asigură stocarea a 8 GB de date pe o bandă de 120 m lungime.

oferă un cost foarte scăzut/megaoctet.

În domeniu benzilor, firma Sony a lansat o unitate bazată pe tehnologia DDS-3 ce permite stocarea a 12 Gb de date pe o casetă, în mod nativ, 24 Gb cu compresie hard și o rată de transfer de 2.2 Mb/s.

Stocarea datelor pe banda magnetică este una dintre primele metode folosite în lumea calculatoarelor. Deși ea pare oarecum perimată, tehnologiile ce folosesc bandă magnetică se dezvoltă continuu, datorită avantajelor oferite de către aceasta:

cel mai ieftin (cost/MB) suport cu citire-scriere;

dimensiuni mici;

capacități de memorare mari;

metodologia și software-ul de backup pe casete magnetice sunt evoluate și robuste;

gradul de standardizare a formatelor este ridicat.

Copia de siguranță a datelor (backup) este o componentă strategică a unui sistem informatic, asigurându-i capacitatea de reintrare în funcționare în timp util, în urma apariției unor incidente sau catastrofe. Avantajele prezentate mai sus determină utilizarea casetelor magnetice să fie în majoritatea cazurilor, soluția optimă de backup.

În momentul de față sunt mai multe tehnologii de stocare a datelor pe casete magnetice:

Data Cartridge (DC);

Digital Data Storage (Derivată din DAT);

TRAVAN.

Ambele tehnologii derivă din caseta audio obișnuită, tehnologia Data Cartridge orientându-se spre îmbunătățirea performanțelor casetei și păstrând mișcarea liniară a benzii în raport cu capul magnetic; pe când tehnologia DDS folosește mișcarea elicoidală a benzii față de capete în două variante ale casetei (nemodificată în mod esențial din punct de vedere constructiv): lățimea benzii de 4mm ( dimensiunea casetei ca la audio) și lățimea benzii 8mm (dimensiunea casetei ca la video VHS).

Tabelul nr.1I.1.1. Tehnologii de stocare a datelor pe casete magnetice

Tehnologia TRAVAN a fost adoptată deja de către firme de prestigiu din domeniu precum: Hewlett-Packard, Sony, Iomega s.a. Astfel, situația pieței stramerelor (unitățile de stocare pe casete magnetice) este următoarea:

B. Dispozitive de memorare bazate pe principii fotoelectrice

1. Unități de disc de tip CD-ROM

Discul CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) este un suport pe care sunt înmagazinate datele prin mijloace optice, care poate fi citit și care oferă o capacitate mai mare decât discurile magnetice (de exemplu 680 Mo, adică aproximativ 500000 de pagini de text sau de 70 de minute de muzică hi-fi sau combinații ale celor două.

Discul propriu-zis, folosit în calculatoare, deși în aparență identic cu compact discul audio, este mult mai precis, conținând în general date de proveniență și de natură diferită (de la date clasice la cele audio), fiind azi utilizat în prelucrări multi-media și în aplicațiile care necesită un volum însemnat de date. El este format dintr-un suport din policarbonat, cu diametrul de aproximativ 5", suportul fiind acoperit cu o peliculă metalică (de obicei oxid de aluminiu).

Înregistrarea informațiilor se realizează cu o rază laser de joasă putere, care "arde" suprafața discului în porțiuni microscopice (analog principiului magnetizării). Citirea informației de pe disc este o problemă de reflectare a unei raze laser de joasă putere de către stratul de aluminiu care la înregistrare a fost sau nu a fost ars. Un receptor deosebește zonele caracterizate printr-o reflectare puternică a luminii de cele în care lumina este reflectată slab sau deloc.

Diferența dintre modul de înregistrare pe discul magnetic și cel de pe CD-ROM este că, în timp ce la primele, datele se înregistrează pe piste concentrice, la CD-ROM, sectoarele se înregistrează continuu (în formă de spirală).

Întrucât majoritatea aplicațiilor multimedia care sunt comercializate sunt livrate pe discuri CD-ROM, unitățile de CD-ROM au devenit o componentă a calculatorului multimedia. Elementele din multimedia, cum ar fi filmele video și sunetul, necesită spațiu mult de stocare. Deoarece discurile CD-ROM îl au din belșug, ele au devenit cea mai cunoscută metodă de stocare de date pentru aplicațiile multimedia.

Odată cu creșterea numărului de calculatoare ce au la bază microprocesorul Pentium, din ce în ce mai multe calculatoare sunt livrate cu unități CD-ROM ca echipamente standard. De cele mai multe ori, unitățile CD-ROM înlocuiesc vechile unități de dischete de 5,25" și 3,5”.

Discul CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) reprezintă un mediu de stocare asemănător dischetelor, dar cu o capacitate de stocare mult mai mare. Avantajele utilizării CD-ROM sunt numeroase: capacitatea mare de stocare (până la 680 MB, adică echivalentul a 470 dischete HD de 3,5"), stabilitatea datelor (CD-ROM nu poate fi modificat, garantându-se astfel stabilitatea datelor pe disc). Dezavantajul lor constă în imposibilitatea scrierii ulterioare pe disc și în viteza redusă de transfer: CD-ROM este de 20 de ori mai lent decât hard-discul, ceea ce explică de ce mulți utilizatori nu au renunțat la suportul magnetic pentru date. Aceasta se datorează faptului că la CD-ROM capul de citire este mai greu decât capul magnetic. Este adevărat că viteza unităților CD-ROM a fost mărită permanent. Standardul MPC-1 prescria o viteză de transfer de 150 KB pe secundă, dar astăzi există și unități care transferă informațiile cu 1500 KB pe secundă.

CD-ROM utilizează standardul Compact Disk, astfel că utilizează aceleași echipamente pentru redare și imprimare. De aici avantajul costului redus, tehnologia fiind deja dezvoltată. Inițial lipsa unei standardizări făcea ca un disc să nu poată fi citit pe orice unitate. Actualmente, există un standard ISO adoptat, încă din 1987, denumit și High Sierra, după numele grupului american care l-a propus.

Cele două caracteristici de bază care definesc o unitate CD-ROM sunt timpul de acces și viteza transferului de date. Timpul de acces (access time) reprezintă numărul de milisecunde de care are nevoie unitatea pentru a găsi o cantitate de informație. Cu cât numărul este mai mic, cu atât unitatea este mai rapidă. Viteza transferului de date (data transfer rate) este viteza cu care o unitate CD-ROM poate prelua date de pe disc și le transmite calculatorului. Cu cât numărul este mai mare, cu atât unitatea este mai bună. O unitate cu viteza normală are o viteză a transferului de date de 150 K pe secundă, una cu dublă viteză are 300 Kb/s, una cu triplă viteză 450 Kb/s, una cvadruplă 600 Kb/s, iar cele 6X, viteză sextuplă, de 900 Kb/s. În ultimul timp s-au realizat unități 24X.

O altă particularitate a unităților CD-ROM, pe care trebuie să o cunoaștem, este memoria tampon de date. O memorie tampon adecvată este importantă pentru menținerea unui flux constant de circulație a datelor, dinspre unitatea CD-ROM, spre calculator. Aceasta previne pierderea de date și "gâtuirile" din timpul în care calculatorul încearcă să țină pasul cu fluxul de date. Dimensiunea minimă acceptabilă a memoriei tampon este de 64 Ko, putând ajunge până la 256 Ko sau chiar mai mult. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât unitatea CD-ROM va lucra mai repede și mai eficient.

Unitățile CD-ROM nu lucrează la fel de rapid ca unitățile de disc, dar există metode pentru a le accelera, cum ar fi utilizarea unei interfețe CD-ROM mai rapide sau a unui program utilitar pentru disk cache care stochează datele de pe disc utilizate recent în memoria RAM a calculatorului.

Una din cele mai frecvente utilizări a CD-ROM este distribuirea de documentații, manuale sau alte texte de dimensiuni foarte mari. Forma obișnuită de prezentare este cea de hypertext. Aceasta înseamnă posibilitatea de deplasare rapidă, în cadrul textului, de la o problemă, la altele, cu care se află în legătură. În felul acesta se ușurează regăsirea informațiilor necesare. În programele multimedia, hypertextul este un cuvânt subliniat sau scris cu altă culoare. Dacă se excută un clic sau un dublu clic pe cuvântul respectiv, programul oferă informații suplimentare în legătură cu acesta. Există mai multe metode de a realiza conversia unui text obișnuit în hypertext, utilizând programe adecvate. Cele mai multe dintre ele se bazează pe SGML (Standardized General Markup Language) care permite marcarea unor zone de text pentru a indica salturile posibile.

În mod evident acest tip de disc poate fi utilizat numai în domenii în care este necesar să se transporte cantități mari de date ce nu sunt supuse modificărilor. Printre aceste domenii se numără bibliotecile (pentru cataloage și referințe), finanțele (pentru baze de date), industriile constructoare de mașini (pentru manuale de service), informatica (pentru distribuirea softului și a documentațiilor) precum și piața bunurilor de larg consum (pentru jocuri video sau computer).

Standarde comerciale pentru compact discuri

Spre deosebire de CD-Player-ul audio care redă fără probleme orice CD audio, unității CD-ROM nu îi este indiferent ce disc citește, cu toate că în exterior toate discurile arată la fel, cu excepția Photo-CD-ului, ușor de recunoscut după culoarea sa aurie. Dacă driver-ul nu este compatibil cu standardul unui compact disc, atunci el va fi imposibil de citit.

· Red Book – CD-ul audio ca inițiator de standarde

CD-ul audio a apărut ca rezultat al cooperării între Sony și Philips, fiind specificat în 1982 în Cartea Roșie (Red Book). Datele imprimate, pe acest tip de disc, sunt digitale, și nu analogice ca în cazul discurilor de vinil sau a discurilor laser analogice.

În Cartea Roșie se specifică formatul datelor existente, tipul procesului de citire, cât și viteza cu care este citit discul. Transmisia de date a fost standardizată la 150 KB/sec, această valoare fiind folosită și astăzi.

· Yellow Book

Cartea Galbenă cuprinde datele tehnice pentru CD-ROM. Pentru o mai mare siguranță a datelor, s-a introdus pe lângă metoda de corecție a erorilor, folosită în tehnica audio CIRC (Cross Interleaved Reed -Solomon Code), un nou nivel de corectură, denumit LEC (Layered Error Correction). Astfel, posibilitatea de apariție a unei erori se reducea la raportul de unu la un milion. Cartea Galbenă are ca standard de viteză de transfer a datelor tot 150 KB/sec, o valoare care s-a dovedit în scurt timp insuficientă, citirea discurilor făcându-se foarte încet. Ca urmare, au fost lansate pe piață drivere cu viteză dublă, triplă, cvadruplă sau sexdruplă. Pentru păstrarea compatibilității cu Cartea Roșie, producătorii au trebuit să adapteze cititoarele pentru recunoașterea CD-urilor audio și reducerea ratei de transfer, la valoarea standard.

· CD-ROM/XA

Standardul CD-ROM/XA (EXtended Architecture) este o dezvoltare a standardului Yellow Book și a fost elaborat de Sony, Philips și Microsoft. El a apărut ca o necesitate impusă de noile tehnologii multimedia care au nevoie concomitent de date program și date audio-video. Această tehnică folosește metode speciale de scriere ce permit o sincronizare aproape perfectă a imaginii cu sunetul. La secvențe AVI (Audio-Video Interleaved) se combină, înainte de memorare, informațiile de imagine și sunet, reușind astfel sincronizarea celor două componente. În plus, standardul în cauză, sprijină formatul de comprimare audio ADPCM care extinde capacitatea unui CD la mai multe ore de informație muzicală.

· Green Book reunește standardele prevăzute de constructori care asigură rularea CD-ROM-urilor pe dispozitive CD-I.

CD-I (CD-Interactive) se referă la utilizarea datelor multimedia într-un proces interactiv. CD-I este unul din cele mai puternice sisteme multimedia, prin posibilitățile efectuării unei multitudini de operații interactive, cum ar fi crearea, prin opțiuni, a unui propriu scenariu de film. Sunt eliminate problemele de sincronizare prin intercalarea semnaleleor audio și video pe o singură pistă. CD-I face apel la tehnici foarte sofisticate de comprimare a imaginilor pentru a putea stoca imagini animate, foarte consumatoare de spațiu. Algoritmul de comprimare este denumit Full Motion Video (FMV). Acest algoritm permite CD-I să afișeze până la 72 minute de imagini animate pe întreg ecranul.

· Orange Book definește standardele care reglează realizarea de discuri magnetice ce pot fi șterse sau reînregistrate.

· ISO 9660 este standardul de dezvoltare folosit în organizarea directoarelor și a fișierelor, astfel încât să poată fi accesibile pe mai multe tipuri de calculatoare (PC și Macintosh).

· MPC și MPC2 sunt marcaje pe discurile CD-ROM ce reprezintă un certificat de garanție eliberat de Multimedia PC Marketing Council.

Ca urmare a dezvoltării tehnologice continue, capacitatea de 650 Mo a unui CD-ROM nu mai este suficientă, principalul motiv fiind faptul că animațiile tridimensionale și secvențele video consumă mult spațiu pe disc. De unde, crearea unui nou format, DVD (Digital Versatile Disk- discul video digital), bazat pe tehnologia video digitală.

Un DVD arată ca un CD: este un platan argintiu, având un diametru de 4.75 inch (120 mm) și o gaură în centru. Ca și în cazul CD-ului, datele sunt înregistrate pe o traiectorie spiralată formată din mici cavități, discurile fiind apoi citite cu ajutorul unei raze laser. Înalta capacitate a DVD-urilor s-a obținut prin crearea unor cavități mai mici, îndesarea spiralei, precum și prin înregistrarea datelor pe patru straturi, câte două pe fiecare față a discului. Există atât discuri cu 2 straturi, cât și cu petru straturi (cele cu două fețe) care oferă o capacitate de 17 GB (fiecare strat are 4.7 Go). Într-un singur strat DVD încape un film de 135 minute.

Cititoarele DVD pentru microcalculatoare se multiplică. După Toshiba, este rândul lui Hitachi să propună un model (GD 1000 cu un timp de acces de 190 ms și o rată de transfer de aproximativ 1400 Ko/s). Se așteaptă modelele firmelor Panasonic și Matsushita. Din păcate, primele aparate prezentate nu sunt decât cititoare și nu înregistratoare. Se poate pune deci întrebarea: De ce interesul pentru aceste produse? Rămâne să le utilizăm ca simple cititoare de CD-ROM de înaltă capacitate? Până în prezent, nici un editor nu a propus un program de aplicații în acest format. Fără a socoti că specificațiile tehnice ale utilizării sale în informatică sunt departe de a fi clare: Ce format de înregistrare trebuie utilizat? Care este compatibilitatea cu sistemele de operare și cu programele de aplicații existente? Să adăugăm că prețul acestor aparate nu pledează în favoarea lor. Hitachi anunță, de exemplu, că prețul cititorului său va fi de aproape 3 ori mai mare decât al unui cititor CD-ROM 8x. Numeroși sunt cei ce se întreabă de ce promotorii DVD-ului informatic au ales să înceapă cu livrarea doar a cititoarelor, în condițiile în care un cititor-înregistrator ar fi prezentat mai mult interes.

2. Unități WORM

Discurile WORM (Write Only Read Many) seamănă cu discurile CD-ROM, cu deosebirea că aici înregistrarea o face utilizatorul pe calculatorul sau. Se folosesc pentru arhivări; datele odată înregistrate nu pot fi schimbate sau șterse.

Din acest motiv, pentru orice fișier care se modifică se înregistrează o nouă versiune. În felul acesta, dacă un fișier are mai multe versiuni, timpul de acces poate să nu fie convenabil. Modul fizic de înregistrare este asemănător cu al discurilor CD-ROM. Informațiile pe discuri, față de cele magnetice sunt mai bine protejate deoarece atât discul cât și unitatea sunt foarte rezistente. De asemenea volumul de date care se pot memora este sensibil mai mare decât în cazul discurilor magnetice.

În concluzie, putem spune că discurile optice au practic capacități nelimitate. Unele estimări, indică posibilitatea ca discurile optice să ajungă la o capacitate de 1021 caractere, ceea ce este un volum inimaginabil de date.

CD-R (Compact Disc Recordable) depășește principala lacună a CD-ROM-ului (Compact Disc Read Only Memory): imposibilitatea de a înregistra date. Este posibilă, astăzi, realizarea unui disc în format CD-ROM cu ajutorul unui gravor. CD-ROM-ul astfel produs este un CD-R. El aparține suporturilor de tip WORM (Write Only Read Many), ale căror caracteristici au fost definite în Orange Book. Ieri material de excepție prin prețul său (4000 $ în 1994), rezervat mai ales comunicațiilor sau marilor întreprinderi norocoase, gravorul de CD-ROM sau CD-R-ul devine, astăzi, accesibil pentru mai puțin de 1000 $. El constituie pentru orice întreprindere o soluție de ales pentru stocarea documentară sau pentru prezentarea multimedia a produselor întreprinderii. Durata de viață estimată pentru un CD produs industrial, prin presaj, este de 25 de ani, în timp ce cea a unui CD produs după tehnologia CD-R, de 100 de ani.

CD-R este tot un disc compact. Dar așa cum îl arată și numele (CD-R = CD-Recordable, adică CD-ul care poate fi înregistrat), conținutul său poate fi înscris de către beneficiarul care dispune de o unitate corespunzătoare. După care, fostul CD-R devine CD-ROM pe care îl poate citi orice unittae. Avantajul său constă în faptul că informația stocată pe el poate fi stabilită de către beneficiar. In aceleși timp citirea informației făcându-se tot prin detectarea modificărilor în fasciculul de laser reflectat, unitățile CD-R pot să utilizeze și discuri CD-ROM.

Discurile au aceiași parametri ca și cele CD-ROM: diametrul de 5,25 inch și capacitate de 550MB sau 650Mb. CD-urile înregistrabile tind să devină cel mai confortabil și mai ieftin supot pentru salvarea și transportul fișierelor. Datorită posibilităților de stocare a unui volum mare de date și a costurilor reduse, acest tip de suport pare să tindă să înlocuiască dischetele, benzile magnetice și cartușele magnetice în multe aplicații de transport și arhivare a fișierelor.

Termenul de CD-R face referință la o tehnologie și nu la un format. Într-adevăr, este posibil să gravăm, la fel de bine, un CD-Audio, un CD-I, un Photo-CD, un CD-ROM sau un Video-CD, grație tehnologiei CD-R. Doar natura învelișului diferă: CD-R se recunoaște după culoarea sa aurie, în timp ce CD-ROM-ul propriu-zis este argintiu. Operațiunea de gravare este, prin ea însăși, mult mai delicată decât înregistrarea unei dischete. Un CD-R poate fi realizat în mai multe sesiuni. Totuși, nu toate gravoarele de CD-ROM permit gravarea în multi-sesiune.

Monosesiune: CD-ul este creat într-o singură trecere. Dacă înregistrarea nu ocupă decât 170 Mo din cei 600, restul spațiului este pierdut.

Multisesiune: CD-ul este gravat în mai multe sesiuni. Procedeul este mai practic, dar sunt sacrificați în jur de primii 14 Mo pentru ca CD-ul să regăsească fișierele sale în diferite sesiuni.

Ca soft pentru realizarea de gravări: Easy Cd Pro, Corel CD Creator.

Producerea unui CD-ROM, care se impune din punct de vedere economic atunci când se depășește limita a 50 de exemplare, necesită recurgerea la o industrie cu investiții costisitoare. În timp ce un CD-ROM este presat plecând de la un master, CD-R-ul este un CD înregistrabil o singură dată, cu ajutorul unui gravor de CD. El poate fi, apoi, recitit ca orice alt CD. După tipul de informații gravate și, mai ales, după formatul de organizare logică a sectoarelor ales la înregistrare, putem avea un CD-Audio, un CD-ROM, un Video-CD, un CD-I sau un Photo-CD.

Particularitățile CD-R-ului au fost definite în 1990 de Philips și Sony. Cum CD-R nu poate fi gravat decât o singură dată, este prevăzută posibilitatea de a înscrie mai multe sesiuni. Fiecare sesiune are propriul Lead-in, zona sa de programe și propriul Lead-out. La lectura unui CD, cititorul începe totdeauna cu citirea indexului care se găsește la începutul discului. Dacă acesta lipsește sau este deteriorat, discul nu este recunoscut. Dacă indexul nu conține decât adresele unei părți a pistelor, doar aceste piste vor putea fi citite. Alegerea între mono și multi-sesiune trebuie făcută încă de la început, pentru ca indexul să poată lua în considerație această indicație. Se poate întreprinde o nouă gravură atunci când s-a terminat înscrierea unei prime sesiuni și dacă rămâne loc pe disc pentru alte sesiuni. Prima pistă a fiecărei sesiuni trebuie să conțină un fișier sistem ISO 9660.

OSTA (Optical Storage Technology Association) a definit un standard comun de scriere incrementală pe pachete destinat a facilita procedura de înregistrare a datelor pe CD-ROM-uri, care va conserva compatibilitatea acestora cu cititoarele actuale. Acest standard va determina creșterea pieței mondiale a gravoarelor de CD-ROM, estimată de constructori la patru milioane de unități în 1997, față de 0.2 în 1995. La mai puțin de 500 $, preț estimat de OSTA pentru 1997, "înregistratorul de CD va deveni cititorul de CD-ROM de mâine", după Cornelius Klik, președintele asociației. Va trebui să se dispună în același timp și de funcția de ștergere, în anul 1997 fiind așteptată lansarea CD-E (CD-ROM pentru ștergere).

Principalele domenii de utilizare ale CD-urilor înregistrabile sunt :

proiectarea de soft;

distribuirea de date (în special audio sau imagine);

radiologie;

publicistică.

Printre avantajele enorme pe care le oferă tehnologia CD-R, se numără:

bază uriașă de utilizatori (estimat la 25 de milioane de unități);

suport ieftin;

unități cu prețuri accesibile;

tehnologia surclasează rivalii;

suport pentru sesiuni multiple(pot fi înregistrate în mai multe sesiuni multiple)

CD-E este un disc compact de pe care informația poate fi ștearsă. (CD-E = CD Eraseable). El permite citirea scrierea și ștergerea dupa dorință. Aceste discuri folosesc tehnologia schimbării de fază.

Au apărut și unități CD-Rewritable.

3. Unități Floppy Optice

Unitățile floppy optice utilizează dischete speciale de dimensiunea unei dischete de 3.5" și au capacități de 21 Mo. Aceste unități pot scrie și citi de pe 1.44 Mo. Acest tip de disc are mai multe piste (755) decât discul flexibil și poziționarea pe aceste piste se face optic.

4. Videodiscuri

Aceste discuri se mai numesc și Discuri Optice Numerice (DON). Ele provin din domeniul televiziunii și se prevede că vor înlocui magnetoscoapele clasice. Unitățile unor astfel de sisteme pot înregistra/citi informații sub controlul calculatorului sau independent. Unii autori prezintă variante de discuri optice care pot fi reutilizate prin scriere, aceasta considerându-se principala deosebire față de CD-ROM. Aceste video-discuri sunt însă scumpe și sunt pe cale de a fi înlocuite cu CD-ROM-uri.

Tehnici mixte – Unități magneto-optice

Aceste unități folosesc o combinație a tehnicii de înregistrare magnetică și a laserului pentru a stoca date pe discuri de 5.25 inci și 3.5 inci conținute în cartușe. Aspectul unui disc magneto-optic și modul în care acesta este realizat sunt asemănătoare cu cele ale unui disc CD-ROM.

La înregistrare, discurile optice poziționează raza laser pe o pistă îngustă, iar în locul unde raza laser încălzește pista este aplicat un semnal magnetic. Doar suprafața încălzită de raza laser va recepționa semnalul magnetic. La citire unitatea funcționează optic, raza laser citind datele memorate pe disc.

Unitățile magneto-optice au timp mediu de acces de aproximativ 30 ms și au o capacitate de memorare de 600 Mo și chiar mai mult.

Suporturile de stocare magneto-optice (MO) oferă un mediu ideal de extindere a capacității de stocare a PC-urilor, stațiilor de lucru sau serverelor. Formatul discurilor MO de 3.5” furnizează o capacitate de stocare de 640 MB/disc (128, 230, 540 sau 640 MB), având aceeași dimensiune ca și un floppy disc. Există și unități de 3,5” ultrasubțiri destinate integrării lor în notebook-uri. Dacă este necesară o capacitate mai mare, discurile MO de 5.25” pot oferi maxim 2.6 GB, cu o rată de transfer de 4.3 MB/sec.

Tonomate magneto-optice – pentru liniile de stocare automate cu un acces la cantități imense de date sunt disponibile tonomatele MO. Acestea conțin discuri și dispozitive de citire/scriere multiple. Capacitatea de stocare a discurilor MO de 5.25” se situează între 15.6 GB (6 discuri) până la 670 GB (256 discuri), iar în cazul discurilor de 3,5” este de 22 GB (35 discuri). Tonomatele MO conțin unități multiple de citire/scriere în scopul reducerii timpului de acces la date. Deseori, tonomatele sunt conectate la file server, dar ele pot fi găsite și la stațiile de lucrul client sau de sine stătătoare.

Tehnologia discurilor magneto-optice are o mulțime de avantaje în comparație cu discurile de stocare magnetice și discurile hard amovibile. Ele oferă o siguranță temeinică a datelor la un preț pe megaoctet scăzut. Fabricanții de discuri MO garantează stocarea datelor peste 30 ani. Prin rezistența la șocuri, aceste discuri sunt transportabile, fără să fie necesară asigurarea unor condiții speciale. Discurile MO sunt mai robuste decât suporturile CD-ROM, fiind încapsulate într-o carcasă solidă pentru protejarea suportului de stocare. Mai mult, discurile MO pot fi rescrise în cazul în care apare o eroare, în timp ce suportul CD-ROM trebuie înlocuit și rescris în întregime. Sunt puțin sensibile la perturbații externe având o viteză de citire/scriere superioară CD-ROM-urilor.

Discheta de 120 MB. De la lansarea pe piață în 1984, s-au vândut peste 5 miliarde de dischete de 3,5/ 1,44MB. Dar, deși în ultimul deceniu, capacitatea harddiscurilor a crescut de la 20MB la 9GB, discheta de 3,5 și unitatea pentru ea au rămas pe loc. Deși continuă să rămână una dintre metodele mult utilizate pentru transferul fișierelor și stocarea personală a datelor, discheta de 1,44MB se dovedește tot mai neîncăpătoare pentru aplicațiile din ziua de azi. De aceea a fost lansat un nou standard pentru dischete de 3,5 care asigură o capacitate de stocare de 120 MB pe o dischetă. Numită LS-120, noua tehnologie mărește capacitatea de peste 80 de ori față de discheta standard de 1,44MB. Tehnologia LS-120 a fost elaborată de către: Compaq, Matsushita, 3M și OR Tehnology. Incredibila capacitate este obținută, în tehnologia LS-120, printr-o combinație a unor tehnologii optice și magnetice deja verificate. Tehnologia LS-120 plasează pe fiecare dischetă piste de serviciu laser (de aici vine și acronimul LS) ce sunt citite și scrise de un sistem laser. Pe aceste piste (numite adesea și piste optice) se înscrie de către fabricant o anumita combinație de biți ce servește la poziționarea corectă a capului de citire /scriere. Această metodă permite realizarea unor densități de 2.490 piste/inch, cu mult mai mare decât cea de 135 piste/inch de pe dischetele de 1,44Mb. Pistele de date sunt scrise și citite magnetic. Unitatea de dischetă LS-120 dispune de un cap cu întrefier dublu care îi permite să scrie și să citească atât dischete LS-120, câț și dischetele standard de 1,44MB. De asemenea, viteza de rotație a supotului este mai mare decât în cazul oricăror alte dischete, ceea ce permite obținerea unor rate de transfer mai mari.

Tabelul nr. II.1.2. Tehnologia LS-120 față în față cu cea clasică:

Până nu demult era destul de ușor să ai o privire de ansamblu asupra mediilor de stocare. Astăzi este foarte greu chiar și pentru specialiști. Concurența în domeniul unităților floppy, de harddiscuri amovibile și magneto-optice este tot mai puternică. Începutul l-a făcut Iomega cu unitatea ”Zip”, apoi au apărut la orizont echipamente cu alte tehnologii (cu schimbare de fază) ale firmelor NEC și Panasonic și mai nou 3M, Compaq și MKE încearcă să impună un nou standard de floppy cu o capacitate de stocare de 120Mbyte. Vânzările de discuri magneto-optice pe piața mondială se prezintă astfel:

milioane buc.

Tabelul nr. II.1.3. Vânzările de discuri magneto-optice pe piața mondială

Printre firmele de renume care încearcă să impună tehnologiile noi din acest domeniu sunt: Syquest, Iomega, Sony, NEC și Panasonic, 3M, MKE și Compaq.

Tabelul nr. II.1.4.Comparație între tehnologiile actuale:

Tabelul nr. II.1.5. Rata de transfer a datelor

D. Dispozitive de memorare statice

Discurile și benzile, magnetice sau optice, sunt memorii dinamice, adică memorarea și regăsirea informațiilor sunt rezultatul deplasării mediului de memorare. Există însă și memorii statice, care nu se deplasează. Aceste memorii sunt semiconductori cu o viteză de acces mai scăzută decât memoriile ROM sau RAM și deci, decât la memoria operativă, dar mult mai mare decât la discuri și benzi. Dintre acestea amintim:

– memorii cu bule magnetice. Utilizează neregularități (bule) magnetice microscopice, care reprezintă cifra 1, iar absența lor, cifra 0. Astfel, bulele trecând în dreptul capului de citire, sunt interpretate ca cifre binare, în citire. Mediul magnetic trecând prin dreptul capului de înregistrare se pot înregistra bule magnetice. Sunt memorii remanente (informația se păstrează și după oprirea alimentării cu energie).

– RAM discuri. Sunt blocuri de memorii RAM care au o organizare asemănătoare cu cea a discului. Utilizarea RAM discurilor s-a impus deoarece capacitatea memoriei cache este în general mică față de viteza CPU. În felul acesta în cazul unor aplicații care lucrează cu volume mari de date apare o desincronizare între CPU și memoria externă. în asemenea cazuri utilizarea RAM este obligatorie. Avantajul RAM discurilor este viteza lor comparabilă cu cea a memoriei operative. Dezavantaje: volatilitatea și prețul ridicat.

II.2.Echipamente periferice

O altă categorie mare de dispozitive, care nu fac parte din CPU, dar care sunt absolut necesare activității și fac să crească performanțele PC-urilor, sunt echipamentele periferice. Ele reprezintă ansamblul de componente ce pot fi conectate cu CPU pentru a se obține o anumită configurație. Echipamentele periferice se utilizează pentru introducerea datelor, respectiv extragearea rezultatelor din calculator; asigură interfața cu utilizatorul.

Principalele funcții ale echipamentelor periferice, pot fi grupate astfel:

introducerea datelor, programelor și a comenzilor în memoria calculatorului;

redarea rezultatelor prelucrărilor sub o formă accesibilă calculatorului;

asigură supravegherea și posibilitatea intervenției utilizatorului pentru funcționarea corectă a sistemului în timpul unei sesiuni de lucru;

asigură dirijarea automată a sistemului de calcul și manipularea programului, prin comenzi transmise de utilizator.

Configurația generală a unui calculator compatibil IBM-PC poată să prevadă următoarele dispozitive periferice:

– dispozitive de intrare sau de introducere,

– dispozitive de ieșire sau de extragere,

– dispozitive de intrare-ieșire.

II.2.1.Echipamentele periferice de intrare

Echipamentele periferice de intrare sunt acele echipamente care permit:

să se introducă date și programe în memoria calculatorului;

să se comunice calculatorului comenzile utilizatorului;

permite citirea unor imagini și introducerea lor în calculator.

Principalele echipamnete periferice de intrare sunt:

tastatura;

mouse-ul;

scanner-ul.

1. Tastatura reprezintă dispozitivul principal de intrare și se folosește pentru introducerea comenzilor și a datelor în sistem. Chiar dacă, mai nou, se lucrează intensiv cu mouse-ul, pentru introducerea datelor de prelucrat se utilizează tastatura. Comenzile se dau sub forma unui șir de caractere. Fiecare caracter se generează prin acționarea unei taste electronice. Acționarea unei taste are ca efect închiderea unui circuit electronic prin care se generează un cod unic care este codul ASCII al caracterului respectiv.

Tastaturile clasice sunt tastaturi cu 84, 101 sau 102 taste. Tastaturile cu 84 de taste se folosesc doar la XT-uri.

Tastaturile cu 101 sau 102 taste sunt analoage. Deosebirea este că tastaturile cu 102 taste au pe lângă cele 101 taste și o tastă pe care scrie MACRO sau nu scrie nimic. Singurul rol al acestei taste este de a feri producătorul de rigoriile legilor copyright-ului. Tastatura cu 101 taste a fost dezvoltată de IBM și a fost înregistrată, devenind standard. Din acest moment, ea nu mai poate fi copiată, iar calea cea mai simplă de a evita încălcarea copyright-ului este de a introduce o tastă auxiliară.

Tastele unei astfel de tastaturi pot fi împărțite în 4 zone sau secțiuni:

zona de tastelor alfanumerice (zona principală sau zona I);

zona tastelor funcționale (zona II);

zona tastelor de comenzi pentru controlul cursorului și al ecranului (zona III);

tastatura numerică redusă (zona IV).

În afară de aceste zone, tastatura mai are și un număr de becuri (led-uri) în dreapta sus. Acestea sunt aprinse sau stinse, după cum anumite taste sunt active sau nu.

O regulă generală a utilizării tastaturii este că, dacă o tastă se menține acționată continuu, ea devine automat repetitivă.

Zona I – ocupă cea mai mare parte a tastaturii și corespunde tastaturii unei mașini de scris uzuale. Ea conține tastele des întâlnite ale mașinii de scris și câteva taste speciale.

Astfel, partea principală a acestei zone o formează tastele destinate literelor. Ordinea de așezare a literelor pe tastatură este dată de frecvența apariției lor în diferite limbi. Din acest punct de vedere tastaturile PC-urilor ca de altfel și cele ale mașinilor de scris sau teletype-urilor, sunt de mai multe feluri și anume: QWERTY, AZERTY, DVORAK, MALTRON, etc. Tipul este dat de primele caractere din primul rând de litere. Astfel tastaturile englezești sunt QWERTY, cele franțuzești AZERTY, etc. Noi lucrăm de obicei cu tastaturi QWERTY. În afara literelor, care de obicei sunt singure pe tastă, avem o serie de taste care conțin 2, 3 sau 4 caractere. În cazul tastelor cu două poziții putem avea:

o cifră și un simbol special, de exemplu: 4 și $, 2 și @;

două semne speciale: = și + sau / și ?;

două semne de punctuație: ; și ::

un semn de punctuație și un simbol special: < și . sau > și ..

Tastele cu 3 poziții se utilizează și în cazul tastaturilor IBM. Acestea au o singură tastă cu 3 poziții. Tastele cu 4 poziții se utilizează în cazul tastaturilor utilizabile în mai multe limbi. Astfel, de exemplu, tastaturile QWERTY se utilizează și pentru limba germană. În acest caz caracterele specifice limbii germane se introduc ca al treilea, respectiv al patrulea simbol de pe taste.

În zona I mai există și o serie de taste de comandă uzuale la orice mașină de scris:

– câte o tastă Shift, în marginea stângă și dreaptă a tastaturii. Rolul acestei taste este:

în mod normal, prin acționarea unei taste care reprezintă o literă se vizualizează litera mică (a);

dacă se apasă Shift + litera, se vizualizează litera mare (A);

în cazul tastelor cu două poziții (2 și @) dacă se acționează tasta se va vizualiza poziția de jos, adică 2; dacă se acționează simultan tastele Shift + tasta, se va vizualiza caracterul de sus, adică @.

– în stânga tastaturii există o tastă CAPS LOCK. Această tastă are efect numai asupra tastării literelor. Rolul ei este de a scuti utilizatorul de a ține tot timpul tasta Shift apăsată pentru tastarea succesivă a mai multor litere mari. Astfel, dacă este acționată tasta CAPS LOCK și se acționează o tastă , care conține o literă, se va vizualiza o literă mare. Dacă se acționează Shift + tastă, se va vizualiza litera mică. Anularea efectului (dezactivarea) tastei CAPS LOCK se realizează printr-o nouă tastare a ei. În timpul în care tasta CAPS LOCK este activă, becul (led-ul) corespunzător, de pe tastatură, este aprins, semnalând regimul de lucru CAPS LOCK.

– tot în stânga tastaturii există tasta TAB, care se mai reprezintă și cu două săgeți orizontale orientate invers una față de cealaltă. Tabulatorii, ca la orice mașină de scris, permit poziționarea cursorului ecranului în poziții fixe (numite poziții de tabulare) spre dreapta. În unele sisteme soft, tabularea se poate realiza și spre stânga, cu Shift + Tab.

– câte o tastă CRTL, se află în dreapta și în stânga zonei I. Semnificația generală a tastei CRTL este că schimbă, în general, codul caracterului tastat. Astfel, dacă se acționează tasta "A" codul corespunzător este 65, iar dacă se acționează CRTL + "A" codul corespunzător introdus este 0. Această schimbare este utilizată de diferite produse, cum ar fi sistemele de operare, editoarele de texte, SGBD-urile etc., care permit introducerea unor caractere sau chiar macro-uri (prescurtări de comenzi sau execuții de programe) pe astfel de caractere. Sistemul de operare MS-DOS utilizează și el astfel de combinații. De exemplu: CTRL + P se poate utiliza pentru tipărire (în locul tastei PRINT), CTRL + S pentru oprirea defilării ecranului (în locul tastei PAUSE sau BREACK), iar CRTL + ALT + DEL provoacă inițializarea sistemului de operare.

– tastele ALT au semnificații asemănătoare cu ale tastelor CTRL, și anume, permit introducerea unor coduri inexistente sau modificarea codurilor curente. Ele se exploatează asemănător cu tastele CTRL în diferite produse soft. În MS-DOS, ALT se mai utilizează pentru introducerea caracterelor cu ajutroul codurilor lor. Astfel, dacă se apasă tasta ALT și pe tastatura numerică se tastează 65, pe ecran va apare caracterul "A", deoarece acesta este codul lui. Acest mod de lucru este mai important în cazul caracterelor care nu au imagine vizualizabilă (exemplu: caracterul CR se obține din ALT + 13). ALT mai are și un rol mai special în cazul în care avem taste cu mai mult de două poziții. În această situația pe tasta ALT din dreapta scrie ALTGR. În acest caz, caracterul din stânga jos se obține acționând tasta, cel din stânga sus Shift + tasta, cel din dreapta jos tastând ALTGR + tasta, iar dacă există caracterul din dreapta sus, tastând ALTGR + Shift + tasta.

– penultima tastă din zona I este tasta Backspace, care se mai reprezintă si cu o săgeată orientată spre stânga. Rolul acestei taste este de a șterge caracterul din stânga cursorului.

– ultima tastă din zona I este tasta Enter, tastă care se mai reprezintă și cu o săgeată îndoită. Tasta Enter joacă un rol deosebit de important având în vedere că orice introducere de date se termină cu Enter. Fiecare comandă din sistemul de operare MS-DOS se termină cu Enter. Se poate pune problema de ce sunt necesare câte două taste identice (Shift, CRTL, etc.) și în stânga și în dreapta. Răspunsul este simplu. Operatoarele experimentate tastează cu două mâini și astfel nu mai este nevoie să-și mute mâinile inutil pe tastatură.

ZONA II este în partea superioară a tastaturii și este formată din 13 taste, și anume:

– tasta ESC, care este utilizată în general de sistemele soft pentru a anula comenzile curente. În multe sisteme soft acțiunea tastei ESC se poate obține și cu combinația CRTL + Q.

– tastele F1 – F12 se numesc taste funcționale sau taste programabile și se utilizează în diferite moduri în cadrul produselor soft. Astfel, de exmplu, în majoritatea acestor produse (dar nu în toate), F1 se utilizează ca tastă de help, prin care utilizatorul poate cere ajutor sistemului pentru informații ajutătoare suplimentare. Unele sisteme, cum este Norton Commander, afișează pe ultima linie a ecranului semnificația acestor taste.

Zona III are de asemenea un număr de 13 taste împărțite în trei subgrupe:

Prima subgrupă de taste, cea de sus, contine 3 taste:

– tasta Print Screen care asigură copierea hard, a ecranului, și anume: dacă ecranul calculatorului conține informații alfanumerice și avem legată o imprimantă la calculator, prin acționarea acestei taste imaginea ecranului se va copia automat la imprimantă. Efectul acționării acestei taste se poate obține și prin acționarea tastelor CTRL + P.

– tasta Scroll Lock are următoarea semnificație: în mod uzual, informațiile se introduc pe ecran de sus în jos și de la stânga la dreapta, până când se umple ecranul, după care începe să defileze, adică, odată cu umplerea ecranului, liniile încep să avanseze cu câte o poziție în sus. Dacă tasta Scroll Lock este activă, o serie de produse scriu pe ecran, în regimul mașinilor de scris, adică în regim de defilare. Aceasta înseamnă că se scrie întotdeauna numai pe ultimul rând al ecranului, celelalte rânduri avansând cu câte o poziție la fiecare rând nou. Anularea acțiunii tastei Scroll Lock se realizează tastând din nou Scroll Lock. În timpul în care Scroll Lock este activă, becul corespunzător este aprins.

– tasta Pause sau Breack se utilizează atunci când ecranul defilează (adică textul se deplasează în sus) și dorim să oprim această defilare. La acționarea oricărei taste defilarea se reia. Efectul acestei taste se poate obține și utilizând combinația CTRL + S.

A doua subgrupă de taste, din zona III, conține 6 taste așezate in două rânduri a câte 3:

– tasta INS se găsește în stânga rândului de sus. Rolul acestei taste este de a comuta regimul de lucru din mod inserare (INSERT), în cel de scriere peste (Typeover) și invers. În regim de scriere, dacă se tastează caractere, acestea se inserează in poziția cursorului, adică cursorul rămâne sub caracterul sub care a fost și se deplasează cu câte o poziție la dreapta, la tastarea fiecărui caracter nou. De exemplu, să considerăm că avem pe ecran șirul de caractere 12345678 și tastăm caracterele abc. În acest caz șirul va arăta astfel 123abc45678. Dacă se lucrează în regim de scriere peste, caracterele tastate se scriu peste cele existente deja pe ecran. În exemplul nostru, șirul va deveni 123abc78.

– tasta DELETE este sub tasta INS, adică pe rândul 2. Efectul ei este asemănător cu cel al tastei Backspace, adică șterge un caracter. Deosebirea esențială între efectul acționării celor două taste este că în timp ce Backspace șterge caracterul din stânga cursorului, Delete șterge caracterul de deasupra acestuia.

– tasta HOME este în mijlocul primului rând de taste din această subgrupă. Prin acționarea ei, cursorul trece, în cazul diferitelor produse informatice în care se utilizează, la începutul cuvântului, al rândului sau al paginii curente.

– tasta END este sub tasta HOME și are efectul invers acesteia, adică, în cazul diferitelor produse informatice, poziționează cursorul la sfârșitul cuvântului, al rândului sau al paginii.

– tasta PAGE UP se află în dreapta primului rând al grupului și asigură trecerea, în cazul unor produse soft, la pagina, la ecranul, sau la articolul precedent.

– tasta PAGE DOWN este sub tasta PAGE UP și are efectul invers acesteia, adică asigură trecerea la pagina, la ecranul sau la articolul următor.

La baza zonei a treia se află 4 taste săgeți orientate în sus, în jos, la stânga, la dreapta. Aceste taste se numesc taste cu săgeți directionale și asigură deplasarea cursorului cu câte o poziție în sensul indicat de săgeți.

Zona IV se mai numește și zonă numerică sau zonă numerică redusă. Această zonă este formată din 17 taste. Ea este organizată ergometric, în așa fel, ca operatoarele să poată culege datele numerice cu maximă eficiență. În această zonă se găsesc tastele numerice, punctul zecimal, operațiile aritmetice și o dublură a tastei Enter. Un rol deosebit, pe această tastatură redusă, îl joacă tasta NUM LOCK. Această tastă permite comutarea tastaturii numerice în tastatură de comandă și invers. Dacă zona IV este numerică (ledul NUM LOCK este aprins), se pot introduce date; dacă se acționează tasta NUM LOCK, ledul se stinge, deci tastatura numerică se dezactivează și tastele execută comanda corespunzătoare.

Odată cu lansarea mediului Windows 95, IBM a lansat și o tastatură adecvată acestuia.

2. Mouse-ul ete un dipozitiv de introducere, utilizat pentru selectarea unor opțiuni din meniuri sau manipularea unor obiecte, cum ar fi, texte sau grafice. El a fost realizat prima dată, în 1963, de Doug Engelbert. Prima firmă care a utilizat mouse-ul, pentru IBM PC, a fost Mouse System, în 1980; ea a utilizat maouse-ul cu 3 butoane. Firma care a devenit cea mai cunoscută pe piață, în acest domeniu, este Microsoft, care a utilizat, începând din 1983, mouse-ul cu două butoane la calculatoarele IBM. Tehnica mouse-ul a fost preluată și extinsă mai ales de firma Apple pentru Macintosh.

Mouse-ul este un instrument ieftin, dar genial, care a produs o cotitură în modul de gândire în informatică.

Dispozitivul constă dintr-o carcasă și o bilă (de cauciuc sau alt material cu aderență bună) care semnalează sistemului, printr-un mecanism electrooptic (format din 2 cilindri perpendiculari înzestrați cu câte o fantă), mișcările făcute, prin deplasare, pe o suprafață plană, care de obicei este dintr-un material special. Utilizarea butoanelor mouse-ului depinde de produsul informatic. Dacă este instalat driver-ul (programul care asigură interfața cu sistemul de operare) de mouse, odată cu mișcarea mouse-ului se mișcă pe ecran o săgeată sau un dreptunghi, numit cursorul mouse-ului, care indică diverse obiecte. Mous-urile se pot conecta prin cablu la un port (o interfață) special pentru mouse. Mouse-urile moderne pot comunica cu calculatorul și prin raze infraroșii. Pentru activarea mouse-ului e necesară încărcarea driver-ului de mouse în fișierul CONFIG.SYS sau AUTOEXEC.BAT. Această incărcare, în CONFIG.SYS, se poate realiza cu comanda DEVICE=C:\DOS\MOUSE.SYS.

Principalele operații realizate cu un mouse sunt:

indicarea prin care cursorul de mouse este deplsat pe ecran pentru a indica un anumit obiect; deplasarea se face prin deplasarea mouse-ului pe pad;

punctarea, numită și clic se realizează în urma poziționării cursorului mouse-ului pe obiectul respectiv prin apăsarea scurtă a butonului. Operația se utilizează pentru selectarea unui obiect;

operația de dublu clic prin care se acționează scurt, de două ori succesiv un buton al mouse-ului;

trasarea, numită și drag; această opearție se realizează analog cu punctarea, cu deosebirea că după apăsarea butonului, mouse-ul se deplasează cu butonul apăsat.

Există maii multe tipuri de mouse-uri. Ele se clasifică după:

– numărul de butoane: mouse-uri cu două și cu trei butoane;

– tipul portului prin care se conectează la calculator: mouse-uri seriale și mouse-uri paralele;

– compatibilitatea: compatibile Microsoft, compatibile Genius, compatibile Logitech etc.

O alternativă mai veche, dar mai simplă, ca mouse-ul, este joystick-ul. Acest dispozitiv este format dintr-o manetă care are în general 4 posibilități de mișcare: înainte, înapoi, la dreapta, la stânga. Se utilizează, în general, la jocuri și în diferite sisteme de instruire de tip CBT (Computer Based Training) pentru formarea deprinderilor operatorilor chimiști, piloților, etc.

Degetul-mouse este noul produs GlidePoint Desktop care oferă opțiuni neconvenționale pentru utilizatorii Windows: instalarea și programarea acestui model este o alternativă la mouse-ul tradițional. Dispozitivul senzitiv la atingere (touchpad) al firmei Cirque interpretează mișcările degetului ca pe cele ale cursorului sau ca pe click-urile de mouse, fiind în același timp rezistent la praf, fluide, accidente mecanice, dar și cu un designer drăguț. Este puțin mai mare decât o carte de credit și are 4 butoane programabile. Prețul – cca. 89$ este aproximativ egal cu al unui mouse de calitate. Avantajul folosirii acestei alternative la mouse este precizia sporită: probabil că majoritatea utilizatorilor își controlează mai bine propriul deget decât un track-ball sau joystick, iar suprafața senzitivă este sensibilă la atingeri oricât de ușoare.

3. Trackball-ul sau trackerball-ul este un dispozitiv care are aceleași funcțiuni ca și mouse-ul – pentru deplasarea cursorului pe ecran nu mai este nevoie de deplasarea întregului dispozitiv, fiind suficientă mișcarea bilei cauciucate cu degetul. El se folosește mai ales pentru laptop-uri.

4. Scanner-ul este un echipament periferic pentru preluarea de imagini și texte. El are un senzor care conține elemente sensibile la lumină. Există o mare varietate de scannere: scannere de mână (handy scanner) sau scannere cu tractor, scannere plate și scannere cu tambur, scannere holografice, scannere pentru coduri bară etc. Cu ajutorul acestui dispozitiv se pot prelua diverse caractere, semnături, imagini alb-negru sau color, poze. Imaginea pe care o citește scannerul este o suprafață formată din puncte (pixeli). După ce a fost citită cu scanner-ul, imaginea poate fi prelucrată cu ajutorul calculatorului: mărită, micșorată, colorată, rotită, suprapusă cu alte imagini etc. Scanner-ul este caracterizat de următoarele elemente:

– rezoluția – reprezintă numărul de puncte pe inci pe care le poate citi scanner-ul. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât imaginea scanată va fi mai apropiată de cea reală. Rezoluția poate fi de 300-400 dpi (dots pe inch – puncte pe inci).

Există programe de citire și recunoaștere a textelor (OCR – Optical Caracter Recognition), programul încercând să izoleze fiecare grup de pixeli și să îl convertească în caracter. Una din problemele cele mai complexe ale prelucrării imaginilor constă în faptul că acestea sunt foarte mari consumatoare de memorie.

II.2.2.Alte mijloace de intrare

Cititorul de bare de cod, numit și cititoul de coduri de bare, se utilizează mai ales în registratoarele de casă din marile magazine, fiind format dintr-un ansamblu de citire, emisie/detecție a intensității luminoase. Prețurile sunt marcate prin niște bare de diverse dimensiuni și nuanțe de la alb la gri și apoi la negru. Avantajul acestor sisteme este simplitatea utilizării lor și faptul că în sistemele tranzacționale intense, cum ar fi casieriile marilor magazine nu mai trebuie tastat prețul. Pentru siguranță și aceste sisteme sunt legate de tastaturi, ca în caz de indecizie, să se poată tasta datele.

Cititorul de caractere magnetice (MICR – Magnetic Ink Character Recognition). Caracterele se imprimă cu o cerneală specială conținând oxizi de fier. Trecând documentul sub un câmp magnetic puternic, acesta se magnetizează. Trecând apoi același document sub un cititor de caractere magnetice, caracterele sunt recunoscute de cititor. Aplicațiile principale ale acestui sistem sunt în domeniul bancar. Aici, contul, suma dicponibilă, precum și alte informații sunt introduse și decodoficate de aceste mașini. Documentele magnetice sunt din ce în ce mai răspândite.

O variantă de cartele mai sofisticate sunt cartelele transparente, adică, cartele de plastic cu microprocesor incorporat. Aceste cartele se utilizează pentru prelucrarea și stocarea balanței conturilor, a istoricului tranzacțiilor etc. Ele sunt mult mai greu de falsificat dect cele magnetice, dar și mult mai scumpe.

Sisteme de digitizare. Digitizoarele, asigură transformarea datelor analogice în șiruri de date numerice. Cele mai simple digitizoare se prezintă ca o lupă pe o masă de desenat și se apasă un buton în punctele de interes, memorând coordonatele acestor puncte. O implementare particulară a digitizorului este tableta de digitizare, adică, o suprafață plană pe care se plimbă un creion optic (light pen). Digitizoarele se utilizează mai puțin în aplicațiile economice și de proiectare, fiind tipice aplicațiilor de proiectare cu ajutorul calculatorului CAD (Computer Aided Design) și celor de producție cu ajutorul calculatorului CAM (Computer Aided Manufacturing).

Schimbul electronic al date – EDI, cel mai cunoscut mod de lucru prin care se evită tastatura este rezultatul progreselor înregistrate în domeniul informaticii și telecomunicațiilor, a realizărilor pe plan internațional în privința standardizării, pe de o parte, a necesității de eliminare progresivă a hârtiei, dematerializarea societății, pe de altă parte. Mai mult, în condițiile dezvoltării relațiilor de parteneriat, a conceptului de întreprindere virtuală, EDI vine să răspundă acestei orientări prin facilitarea dezvoltării sistemelor informaționale inter-organizaționale.

EDI nu reprezintă o tehnologie tocmai nouă. Sintagma a fost lansată în anul 1975 în SUA – Electronic Data Interchange pe care francezii au tradus-o prin Échange de Données Informatisé pentru a utiliza același acronim. Prin el se definește de fapt un "schimb electronic de date structurate, organizate în mesaje normalizate" și care se realizează prin intermediul unei rețele de telecomunicații. El este conceput pentru realizarea unei comunicări directe și imediate între aplicații informatice, suprimând reculegerea datelor și accelerând procesul de prelucrare a datelor, ceea ce implică o nouă metodă de lucru.

Mulți autori văd în EDI, în primul rând, o normă de reprezentare a informației, deci ca un limbaj și în al doilea rând aspectele legate de echipamente, programe, rețele etc.

Această tehnologie poate acoperi diverse domenii ale activității comerciale și administrative. Astfel se poate vorbi despre EDI în domeniul comercial, în transferul datelor sociale, transferul banilor electronici, în relațiile întreprinderilor cu organizațiile administrative. Datorită beneficiilor oferite multe firme adoptă tehnologia EDI. Drept mărturie stau următoarele cifre: în anul 1990, peste 15000 de firme adoptaseră sistemul EDI, în Franța anului 1995, 8650 firme utilizau EDI față de 3750 în 1993.

De fapt în ce constau aceste avantaje?

Obiectivul principal al EDI este "zero hârtie". De asemenea, EDI are ca obiectiv ameliorarea activității unui sistem informatic transpus în sintagmele "zero întârzieri" și "zero erori", precum și în gestiunea activității unei organizații prin "zero stocuri" și "trezorerie zero". Aceste obiective pot fi atinse prin următoarele avantaje oferite de tehnologia EDI:

capacitatea de a răspunde rapid la cererile partenerilor dar și de a primi răspunsuri rapide din partea acestora; se reduc întârzierile în livrarea mărfurilor, se îmbunătățește calitatea satisfacerii cerințelor clienților iar circulația documentelor se efectuează aproape instantaneu;

creșterea gradului de automatizare a prelucrărilor din cadrul unui sistem informațional, ceea ce duce la eliminarea erorilor generate de operațiunile de transcriere, reducerea costurilor privind actualizarea și prelucrarea datelor;

optimizarea sistemelor informaționale în sensul furnizării unor date exacte și oportune.

reducerea costurilor unor activități din cadrul organizației, cum ar fi întocmirea și transmiterea unei comenzi, datorită renunțării la utilizarea exclusivă a hârtiei.

avantaje de ordin strategic ce decurg din facilitarea dezvoltării sistemelor inter-organizaționale.

Extinderea utilizării EDI este strâns legată de nivelul standardizării, fiind necesară substituirea acordurilor bilaterale prin standarde universal acceptate. Această problemă majoră trebuie să stea în atenția specialiștilor pe viitor, avându-se în vedere atât aspectele tehnologice cât și metodologice. Un pas important a fost realizat de Statele Unite în 1978 prin inițierea standardului EDIFACT și dezvoltat de Comisia Economică Europeană.

Un dispozitiv de I/E mai vechi este cel de tip teletype, care a precedat videoterminalele și care sunt in esență mașini de scris electrice. Avantajul acestor terminale este simplitatea și fiabilitatea lor. Ele se utilizează în aplicațiile care se desfășoară în condiții deosebite și la care lucrează personal necalificat.

Introducere prin telefon. Acest sistem este mai sofisticat, fiind utilizat de către unele bănci. Aici clientul, pe baza unor informații ca: număr de cont, parolă etc., poate comanda calculatorului executarea tranzacțiilor direct prin telefon.

Acest sistem este utilizat, de asemenea, și în cazul întreprinderilor care se ocupă de comercializare prin poștă. O variantă mai sofisticată este sistemul general de introducere prin voce VDE (Voice Data Entry). Acesta se bazează pe recunoașterea vocii și transformarea acesteia în semnale digitale. De ani de zile industria de calculatoare așteaptă ziua în care oamenii să poată folosi un sistem de recunoaștere a vocii pentru a comunica cu propriul PC, fără pauze între cuvinte. Naturally Speaking, programul firmei Dragon Systems reprezintă prima generație de sisteme destinate dictării continue pentru Windows 95 și NT. Firma declară că în timpul dictării comenzilor și documentelor spre calculator nu mai sunt necesare pauzele între cuvinte. Programul are un vocabular activ de 30000 de cuvinte rezident în memorie și un dicționar de rezervă pe disc ce conține 200000 de cuvinte. Firma IBM a avut produse pentru vorbirea curentă încă din ’96, numite MedSpeak, destinate pieței de radiologie care dispun de un vocabular specializat. Firma IBM pune la punct o tehnologie operațională cu o simplă placă compatibilă Sound Blaster. VoiceType 3.0 pentru Windows 95, ultima versiune a sistemului de recunoaștere a vocii a lui IBM permite câștigarea de timp și ameliorarea productivității, furnizează o soluție perfectă pentru persoanele care nu pot sau care nu vor să utilizeze tastatura, cuprinde un dicționar de bază de 35000 de cuvinte, la care se poate adăuga un dicționar personalizat de până la 30000 de cuvinte, viteza de dictare fiind între 70 și 100 de cuvinte pe minut. Avantajele sunt considerabile: nefiind obligați să privim ceea ce se întâmplă pe ecran, dictarea se poate face foarte bine pe teren sau în mașină (un cercetător poate lucra la microscop și dicta simultan rezultatele, un avocat poate să-și revadă dosarele și să dicteze informațiile corespunzătoare în același timp, fără să-și ia privirea de pe documentele sale). VoiceType este disponibil în șase limbi: franceză, germană, italiană, spaniolă, engleză americană și engleză britanică.

Cartelele perforate – Nu ne refierim la cartela perforată clasică care aproape că a dipărut din aplicațiile informatice, ci la cartelele din carton sau plastic cu niște perforații în poziții speciale utilizate în diferite domenii , cum ar fi producția de textile. Cartele este codificată, perforată și atașată produsului înainte de a părăsi întreprinderea producătoare.

Sistemul de indicare a unui obiect sau acțiuni prin atingerea unor zone de pe ecran

Echipamente de ieșire

Permit extragerea rezultatelor prelucrării pe calculator.

Principalele echipamente de ieșire sunt:

– monitorul,

– imprimanta,

– plotterul, etc.

1. Monitorul și placa video

Ecranul este un suport de ieșire pe care calculatorul scrie rezultatele prelucrărilor, mesajele pentru utilizator și informațiile despre starea sistemului. Elface parte dintr-un dispozitiv numit monitor care pe lângă suprafața de afișare – ecranul – mai cuprinde și circuitele necesare realizării imaginii pe ecran. Monitorul este legat la placa video (adaptorul video, adaptor video sau placa grafică) care se găsește în interiorul calculatorului și care prelucrează semnalele primite de la procesor pentru a le transforma în imagini grafice.

Calculatoarele de birou au monitorul construit pe principiul tubului catodic, adică aceeași cu cea folosită la televizoare. La unul din capete se află un tun de electroni, iar la celălalt un ecran acoperit cu un strat de fosfor. Punctul în care electronul lovește fosforul se luminează pentru o perioadă foarte scurtă. Bombardarea ecranului se face în funcție de valoarea unui curent electric ce reprezintă de fapt semnalul de informație video. Raza de electroni se mișcă foarte rapid "măturând" ecranul de la stânga la dreapta și de sus în jos. Fascicolul de electroni trebuie să continue "măturarea" ecranului pentru a obține o imagine, întrucât efectul de strălucire se diminuează aproape imediat. Această tehnică se numește reîmpropătarea ecranului. Cele mai multe monitoare au o viteză de reîmprospătare (numită și viteză de baleiere verticală) în jur de 70Hz, ceea ce înseamnă că imaginea de pe ecran este reîmprospătată de 70 de ori pe secundă. Deosebirea dintre televizor și calculator constă în faptul că televizorul primește semnalul de informație prin cablu de la antenă, iar calculatorul de la procesor care îl stochează într-o zonă de memorie, numită memoria de regenerare a imaginii. Această memorie folosește același mecanism ca și memoria internă.

Pentru calculatoarele portabile se utilizează așa zisa tehnologie a ecranelor plate, bazată pe afișaje cu cristale lichide, (LCD – Liquid Cristal Display) sau mai recent, pe plasmă (GPD – Gas Plasma Display).

Legătura dintre magistrală și monitor este făcută de placa adaptoare. Ea conține două mari componente:

– controlerul video care controlează și reglează imaginea de pe ecran;

– memoria de regenerare a imaginii care conține codul imaginii afișate pe ecran.

Există două tipuri de plăci adaptoare:

– adaptoare monocrome care pot să genereze numai texte într-o singură culoare;

– adaptoare grafice color care pot să genereze atât texte, cât și imagini grafice în mai multe culori.

La un moment dat adaptoarele monocrome au fost cele mai răspândite datorită prețului foarte scăzut. Însă, în condițiile unui software bazat pe imagini grafice, adaptoarele monocrom reprezintă deja istorie.

Există mai multe standarde pentru placa video, dintre care:

pentru ecran monocrom sunt: MDA (Monochrome Display Adapter), Hercules etc.

pentru ecrane color sunt: CGA, EGA, VGA, SVGA, XGA.

Pentru a păstra imaginea de pe ecran, o placă video trebuie să dispună de memorie, de exemplu 256 Ko, 512 Ko, 1Mo sau 2 Mo, permitând afișarea mai multor culori.

Monitoarele au diverse dimensiuni, ca și televizoarele de 14, 15, 17, 19 și 21 inci. Aceste dimensiuni reprezintă dimensiunea tubului și nu a dimensiunii de afișare. Monitoarele mai mari sunt mai comode pentru editare de texte, deoarece în aceste cazuri ceea ce se vede pe ecran se potrivește efectiv cu pagina care urmează să fis vizualizată. Această caracteristică se numește WYSWYG (what yuo see is what you get).

Rezoluția monitorului reprezintă numărul de puncte distincte (pixeli) afișabile pe toată suprafața ecranului. Este evident că, cu cât numărul de puncte este mai mare, cu atât imaginile au mai multe detalii, sunt mai clare și deci, rezoluția monitorului este mai bună. Numărul de puncte se indică sub forma produsului dintre numărul de caractere dintr-o linie (numărul de coloane) și numărul de linii.

Majoritatea video-terminalelor au un microprocesor intern, care controlează activitatea terminalului. Din acest motiv, aceste terminale se mai numesc și terminale inteligente.

2. Imprimantele

Imprimantele sunt principalele echipamente de ieșire care realizează apariția pe hârtie a informațiilor alfanumerice sau grafice.

Imprimantele se calsifică după mai multe criterii. Criteriul fundamental este cantitatea de informații tipărită la un moment dat. Din acest punct de vedere avem imprimante de tip:

caracter sau seriale,

linie,

pagină.

După principiile fizice și chimice pe care se bazează, aceste imprimante sunt:

mecanice sau cu impact,

chimice,

termice,

pe bază de holografie, etc.

Tipărirea se poate face:

continuu, prin trasarea conturului, mod care în grafică se mai numește mod bloc;

prin puncte, în care caracterul este reprezentat printr-o matrice de puncte.

Amestecând acum cele trei criterii, imprimantele utilizate în mod curent se pot clasifica în imprimante de tip:

caracter sau seriale

– solid, prin impact sau cu cap de imprimare,

– prin puncte,

– matricial, prin impact,

– cu jet de cerneală.

linie,

– cu tambur, prin impact,

– cu lanț, prin impact.

pagină,

– cu laser, fără impact,

– facsimile, sau teletext.

Imprimantele de tip caracter sau seriale, sunt imprimante care tipăresc caracter după caracter, deci lucrează după principiile mașinii de scris, având viteze scăzute – acesta este pricipalul lor dezavantaj. Principalul avantaj este prețul scăzut.

Imprimantele cu cap de tipărire, au un cap sub forma unui bulb care se rotește, având litere pe bulb sau sub forma unei rozete care la capetele brațelor are litere. Avantajul acestor imprimante este, în primul rând, faptul că au caracterele bine conturate și frumoase fiind turnate în bloc. Principalele lor dezavantaje sunt zgomotul pe care-l fac, precum și faptul că, având caractere turnate în bloc, nu pot fi utilizate eficient în aplicațiile de grafică economică.

Imprimantele matriciale, numite și cu ace, au un număr de ace acționate electromagnetic. Azi imprimantele cu ace sunt cu 9, 18 sau 24 de ace. Caracterele se imprimă printr-o matrice de puncte. Ca avantaj – face mai puțin zgomot decât celelalte imprimante mecanice. Este, de asemenea, mult mai ieftină și se pot obține grafice pentru aplicații economice într-o calitate acceptabil. Principalul dezavantaj este că nu se obține calitatea caracterelor din cazul imprimantelor cu cap de tipărire.

La noi în țară, aceasta este categoria imprimantelor cu răspândirea cea mai mare.

Imprimantele cu jet de cerneală. Aceste imprimante au fost introduse în 1976 de IBM. Imprimanta cu jet de cerneală funcționează asemănător cu cea matricială, numai că în loc să aibă pe coloane ace poate avea una sau mai multe coloane cu capilare, fiecare capilar aruncând o picătură de cerneală.

Principalele avantaje sunt prețul scăzut față de cele cu laser, deși acest preț variază foarte mult în funcție de calitatea echipamentului, lipsa totală a zgomotului și calitatea deosebită. Aceste imprimante pot tipări la calitatea unei imprimante cu laser, la un preț mult mai scăzut. Imprimantele cu jet de cerneală pot tipări și în mai multe culori.

Principalele dezavantaje sunt legate de calitatea deosebită care se cere hârtiei și cernelii, precum și fiabilitatea destul de scăzută.

Imprimantele de tip linie, au o memorie tampon de o capacitate egală cu cel puțin numărul de caractere al unei linii. Aceste imprimante sunt de mare viteză, viteza lor fiind de ordinul a 2000-3000 linii pe minut. Având în vedere acest fapt, ele sunt utilizate pe sistemele medii-mari sau la minicalculatoare, la acele aplicații care necesită imprimarea unui volum mare de date. Ceea ce caracterizează aceste imprimante, pe lângă viteza mare, sunt următoarele:

– ele utilizează hârtie specială cu marginile perforate; aceasta este porțiunea de unde dispozitivul, numit tractor, face ca hârtia să avanseze;

– lățimea liniilor diferă de la caz la caz, variind între 80 și 160;

– caracterele sunt bloc și deci calitatea tipăririi textelor este bună, dar nu se pot tipări grafice comerciale.

Imprimantele cu tambur, au un tambur din dur-aluminiu. Fiecare generatoare a tamburului conține o anumită literă repetată de atâtea ori cât este numărul maxim de coloane care se pot imprima. Principalul avantaj al acestei imprimante este viteza mare de lucru și fiabilitatea sa. Principalele dezavantaje le reprezintă zgomotul intens și faptul că tamburul, fiind freu, poate provoca jocuri la capetele axului, ceea ce duce la distrugerea tamburului.

Imprimantele cu bandă sau lanț, sunt asemănătoare celor cu tambur, deosebirea esențială constând în faptul că tamburul este înlocuit cu o bandă metalică. Are aceleași avantaje și dezavantaje ca și cea de mai sus, cu deosebirea că banda nu face joc la ax, dar se poate rupe.

Imprimantele de tip pagină se caracterizează prin faptul că "pozează" o pagină întreagă. Imaginea poate deci conține orice, adică texte, imagini, grafice etc. La aceste imprimante, hârtia se deplasează continuu, informația necesară unei pagini fiind memorată în prealabil într-un buffer, spre deosebire de cele în mod caracter sau linie, unde numai o parte a informației este memorată. Legat de "inteligența" acestor imprimante, trebuie să spunem că ele sunt echipate cu microprocesoare și memorii RAM. Dintre imprimantele de tip pagină, amintim:

Imprimantele laser numite și imprimante optice sau imprimante xerografice; folosesc pentru realizarea imprimării un suport intermediar, acoperit de o suprafață fotoconductivă.

Imprimantele laser au o rezoluție foarte bună, de la 300 dpi (dpi=puncte pe inci) până la 600 dpi și au viteze bune de imprimare. Din acest punct de vedere, imprimantele laser se împart de fapt în două categorii:

– imprimante de viteză mare, care imprimă în jur de 20000-30000 de linii pe minut, ceea ce corespunde la 150-200 de pagini pe minut.

– imprimante de viteză scăzută, acestea având viteze mult mai mici, de ordinul miilor sau chiar sutelor de mii de linii pe minut.

Imprimante pentru teletext. Teletext-ul numit și facsimil sau fax, are ca scop transmiterea unor documente (analog fotocopierii) la mare distanță. Evident fax-ul este format dintr-un cititor optic de documente, care transformă imaginea documentului într-un șir de cifre, iar la capătul celălalt există o imprimantă de tip pagină care efectuază operația inversă.

Pe lângă imprimantele care au la bază fenomene fotoconductive (holografie), adică de tip laser, există și imprimante cu depuneri de ioni, electrostatice și magnetoelectrice, care funcționează asemănător cu imprimanta cu laser.

Top-ul imprimantelor uzuale folosite la PC:

după calitatea tipăririi caracterelor:

1. cu laser sau cu jet de cerneală,

2. liniare sau cu cap de tipărire,

3. matriciale.

după calitatea tipăririi graficelor:

1. cu laser sau cu jet de cerneală,

2. matriciale.

după preț:

1. cu laser,

2. cu lanț,

3. cu jet de cerneală,

4. matricială,

5. cu cap de tipărire.

Mai există imprimantele termice sau chimice, însă deși sunt mai ieftine, necesită hârtie specială, termosensibilă sau fotosensibilă, ceea ce le mărește costul de exploatare și se utilizează mai puțin în afaceri.

Plotterul (echipament de trasat)

Este un dispozitiv periferic care poate genera o imagine grafică pe un suport material (de obicei hârtie, calc sau film).

Echipamentul se compune din:

– un modul de trasare,

– blocul de control al trasării,

– unitatea logică,

– interfața cu calculatorul.

Ploterele pot fi cu masă, cu tambur, cu laser, etc.

II.2.3.Alte echipamente periferice:

Plăci de sunet de ieșire. Aceste plăci permit cuplarea unor echipamente de înregistrare a vocii, iar apoi, utilizând un program se poate reda, edita sau înregistra un fișier de sunet. Din păcate, în ceea ce privește sinteza vocii utilizată pentru plăcile de redare, este încă în faza de pionierat, adică vocea redată este de obicei stridentă sau metalică cu deficiențe de redare. Plăcile de sunet de ieșire au însă o aplicație mai importantă și anume, se utilizează în domeniul multimedia pentru redarea conținutului unor discuri CD. Cele mai cunoscute plăci de sunet sunt cele Sound Blaster.

Cu doar câțiva ani înainte, singurele sunete pe care le puteau genera PC-urile erau diverse piuituri și tonuri stridente. A urmat însă ofensiva plăcilor de sunet care au invadat piața. PC-ul s-a transformat într-un adevărat maestru muzical, chiar dacă unele plăci de sunet dau bătaie de cap utilizatorilor datorită problemelor de incompatibilitate. Producătorii de software se găsesc pe promițătorul drum, numit wavetable. Furnizorii de soft sunt în general firme mici, create de muzicieni mai întâi pentru scopuri proprii și, mai târziu, în scopul comercializării produselor rezultate.

Placa de sunet poate fi folosită pentru redarea sunetelor și a muzicii, ca parte a aplicațiilor multimedia, pentru a înregistra sunete MIDI și waveform, dar și pentru recunoașterea vocii.

Numerele din calculator sunt considerate digitale, iar undele sonore sunt considerate analogice. Ca urmare, calculatorul nu poate înțelege și reproduce undele sonore. Pentru a înregistra și reda mesajele audio, placa de sunet conține convertizoare analogice/digitale și digitale/analogice care permite transformarea semnalului electric în cod numeric și invers.

Digitalizarea unui semnal acustic funcționează în următorul mod: un semnal audio, de la un microfon sau un CD-Player, este o tensiune electrică a cărei intensitate se schimbă în fiecare moment. Modulul de eșantionare al unei plăci de sunet măsoară regulat tensiunea momentană a semnalului acustic. Valoarea obținută va fi înscrisă direct în fișierul WAV. Această parte a plăcii de sunet se numește convertor analog-digital. Redarea fișierului WAV se derulează exact invers. Valorile din fișier sunt transformate de către convertor în tensiuni electrice și trimise la difuzor sau amplificator.

Diferențierea calitativă între plăcile de sunet actuale se face în funcție de capacitatea acestora de a reda și înregistra sunetele. Calitatea unui sunet digital depinde de doi factori: rata maximă de eșantionare și rezoluția plăcii. Rata de eșantionare indică, de câte ori pe secundă, se va lua o probă din semnalul audio, iar rezoluția indică numărul de biți disponibilil pentru valoarea preluată. La plăcile pe 8 biți valorile sunt cuprinse între 0 și 255 biți, iar la cele pe 16 biți, între 0 și 65535 biți. Rata de eșantionare uzuală este între 11 kHz pentru vorbire și 44,1 KHz, calitate CD.

Există două tehnologii de creare a sunetelor muzicale care sunt folosite de plăcile de sunet: sinteza FM și sinteza wavetable (spectru de sunete). Sinteza FM vine de la frequency modulation (modulația în frecvență), adică manevrarea frecvențelor pentru a le transmite la difuzoare. Sunetele create de placa de sunet nu prea aduceau cu cele create de instrumentele muzicale. La tehnologia wavetable, placa de sunet crează sunetul, pe baza unor înregistrări ale muzicii acelor instrumente, sunetele fiind mai aproape de realitate; ea caută instrumentul potrivit într-un spectru de sunete și crează sunetul instrumentului cerut, pe baza mostrei de sunet existente.

Pentru PC există trei standarde audio: Sound Blaster, AdLib și Mediavision.

– Placa Sound Blaster Pro a firmei Cretive Labs este urmașa plăcii Sound Blaster. Spre deosebire de modelul original, placa Pro dispune de un chip OPL3 și de înregistrare și redare stereo. Placa Sound Blaster originală atingea o frecvență de eșantionare de 15 kHz, modelul Pro inițial a urcat rata la 22 kHz. Modelele Sound Blaster Pro mai noi digitalizează semnale mono cu până la 44,1 kHz.

Placa Sound Blaster Pro există în versiunea ISA (bus AT standard) sau MCA (Micro Channel Architecture). Placa Sound Blaster Pro 2.0, conectată pe 16 biți, permite înregistrarea sunetelor numerice și stocarea lor în memorie sau pe hard-disc, putându-i-se racorda un microfon, un amplificator stereo și boxe pentru muzică. Placa dispune de o interfață MIDI (Musical Instrument Digital Interface) și 64 de piste. Placa Sound Blaster 16 ASP asigură o frecvență de eșantionare (frecvență de înregistrare) stereo de 44,1 kHz pe 16 biți, ceea ce înseamnă un sunet de calitate CD. Permite conectarea unui microfon și dispune de interfață pentru CD-ROM și CD Audio, având un port destinat să primească un joystick sau o extensie MIDI.

– Ad Lib este un standard creat de o firmă canadiană pentru jocuri.

– Având ca referință Pro Audio Spectrum, Media Vision oferă trei plăci, cu elemente comune (interfață SCSI sau MIDI, convertizoare AN sau NA, sintetizator FM compatibil AdLib, utilitare sub DOS și Windows), dar cu performanțe diferite.

Ultimul produs lansat pe piață de această firmă americană este Media Vision Premium 3-D. Ea poate reda sau înregistra sunete la o rată de eșantionare de 48 KHz, cu o rezoluție de 16 biți, atât mono, cât și stereo. În ceea ce privește software-ul livrat, este foarte dotată. Cu ajutorul "combinei" MidiSoft Sound Impression se pot asculta fișiere WAV și MIDI, precum și CD-uri audio. Fișierele WAV se pot înregistra și prelucra cu programul Sound Impression Wave Editor. MidiSoft Recording Session este pentru cei ce vor să compună partituri. Monologue for Windows ajută la integrarea unor obiecte de sunet în diferite aplicații Windows, iar Dictionary Manager va fi apreciat de cei ce doresc să învețe corect pronunția în limba engleză.

În afară de informațiile muzicale digitalizate prin intermediul plăcii de sunet, precum și de fișierele WAV, calculatorul mai acceptă și date de tip MIDI. MIDI este standardul care codifică în timp real notele interpretate pe un keyboard conectat la PC. Stabilirea acestui standard s-a făcut în 1983 la întâlnirea mai multor personalități ale lumii muzicale. Primul scop al noului standard a fost controlul mai multor instrumente muzicale printr-un keyboard (tastatură electronică) sau printr-un calculator special. În timpul procesului se înregistrază date și nu sunete și, din această cauză, este posibilă modificarea în limite foarte mari a tonalității și a altor parametri ai sunetului. Pista înregistrată cu ajutorul keyboard-ului poate fi redată cu orice instrument, de exemplu, la pian sau la trompetă. În ceea ce privește software-ul necesar, acesta este bogat reprezentat. Master Tracks Pro este un program care poate reda simultan fișiere MIDI și WAV, putându-le chiar sincroniza, asigurând și tipărirea partiturilor. Alte programe sunt Sound Forge, Software Audio Workshop. Firma care se ocupă de partea software a generării sunetelor se numește Studio și particularitatea programului constă în metoda grafică de afișare a intensității sunetului. Music Studio este un astfel de program, având facilități de editare a diverselor pasaje muzicale.

– Modem-ul (modulatorul/demodulatorul de fază). Semnalele din calculator sunt semnale dreptunghiulare. Există două nivele distincte de semnal (unul pentru 0 și unul pentru 1). Semnalul având energie mică, dacă se transmite la distanță se pierde din el și cele două nivele se apropie între ele în așa măsură încât nu se mai poate distinge nivelul 0 de 1. Pentru a evita acest fapt, semnalul din calculator se suprapune peste un semnal mai puternic numit purtător care de obicei este un semnal telefonic. Dispozitivul prin care se realizează această suprapunere se numește modem. Semnalul perturbat este transmis pe linia telefonocă. La celălalt capăt, deci, la destinatar, există un alt modem care efectuează operația inversă asupra semnalului perturbat recepționat, redând semnalul dreptunghiular în forma sa inițială. Modemul poate fi intern, sub forma unor plăci introduse în placa de bază, și extern.

Modemurile actuale pot fi programate și recunosc un set de comenzi de lucru, set cunoscut de cvasitotalitatea modemurilor, aceste comenzi sunt denumite Hayes, după cel care le-a formulat.

Sistemul COM (Computer Originated Microfilm sau Computer Output Microfilm), este un sistem utilizat de către acele societăți care au mari arhive și volume de date. Sistemul de introducere transferă informațiile off-line, de pe benzi magnetice pe microfilm, de unde se cutește informația în calculator, sau on-line, în care informația se introduce direct în calculator. În ieșire, sistemul scoate fie microfilme role, fie cadre.

Există și sisteme care generează vocea la ieșire.

II.3. Interfețe pentru cuplarea echipamentelor periferice

Interfața se definește ca un dispozitiv utilizat pentru a permite comunicația între două echipamente cu caracteristici funcționale diferite, având rolul de adaptare funcțională și electrică între cele două echipamente.

Interfețele pentru cuplarea echipamentele periferice adaptează semnalele de pe magistrala microprocesorului la cerințele perifericului. Se poate spune că interfața are un rol de comandă (control) a funcționării dispozitivului periferic.

O primă modalitate de clasificare a interfețelor este:

1. interfețe de intrare – datele ies din echipamentul periferic și intră în microprocesor. Exemple: interfață pentru tastatură, mouse.

2. interfețe de ieșire – datele intră în echipamentul periferic, venind de la microprocesor. Exemple: interfață pentru imprimantă, perforator de bandă, ecran.

Semnalele tipice de interfață ale dispozitivelor de I/E cu microprocesorul sunt următoarele:

INTRĂRI:

– date (pentru porturi de ieșire),

– adrese,

– comandă de citire/scriere,

– comandă de resetare a portului de I/E,

– semnal de tact pentru sincronizare.

IEȘIRI:

– date (pentru porturi de intrare),

– întreruperi către microprocesor, care semnalează terminarea operației sau apariția unor evenimente externe.

O altă clasificare a interfețelor poate fi făcută în funcție de modalitatea de transmitere a datelor:

1. interfețe seriale – în care transferul datelor între echipamentul periferic și microprocesor se realizează serial, bit cu bit, pe o linie de comunicație.

2. interfețe paralele – transferul se realizează în paralel, pe mai multe linii fizice diferite, fiind necesară asigurarea unei sincronizări între diversele semnale transmise simultan.

3.4. Calculatoare non-IBM

Piața calculatoarelor s-a aliniat în general la standardul IBM. Dintre puținii producători de microcalculatoare nealiniate IBM face parte și firma APPLE, care deși în ultima vreme a ajuns la o înțelegere cu IBM, produce calculatoare non-IBM. Dintre produsele firmei, cel mai important produs este MacIntosh.

Mac are aceleași părți ca și PC-urile, adică cutia de bază, tastatura și ecranul. Ceea ce este specific Mac, este că el a avut de la început interfață grafică (pe care Apple a preluat-o de la XEROX), și deci, conform specialiștilor Mac, acest sistem este mai elastic ca Windows pe PC sau pe calculatoare compatibile. Mac este cu 20% mai ieftin decât varianta corespunzătoare pe PC și are posibilitatea să lucreze în regim PC, deci practic aproape orice produs de pe PC poate fi utilizat la Mac. Mac are o serie de produse proprii. Acestea sunt motivele pentru care Mac este atât de răspândit în SUA.

III. SOFTWARE

III.1. SOFTWARE-UL ȘI COMPONENTELE SALE

Orice sistem de calcul este alcătuit dintr-un ansamblu de componente fizice (echipamente) denumit hardware și un ansamblu de componente logice (programe) denumit software.

"Soft" în limba engleză înseamnă "moale", în sens de "fin". Soft-ul reprezintă deci un fel de "suflet" al calculatorului. El face de fapt calculatorul utilizabil.

Software-ul poate fi livrat pe suporturi adresabile sau neadresabile, magnetice sau pe hârtie. Software-ul livrat pe memorii RAM sau ROM formează firmware.

Cea mai sintetică calsificare a soft-ului consideră:

soft de bază sau soft de sistem, care însoțește de obicei hard-ul, îl face utilizabil și deci, este livrat de firma producătoare a hard-ului odată cu echipamentul; acesta face de fapt calculatorul utilizabil;

soft aplicativ, care este specific unei funcții particulare executate de calculator în cadrul unei organizații date.

Soft-ul de bază, la rândul lui, este compus din:

1. sistemul de operare sau de exploatare,

2. sistemul de utilizare.

Soft-ul aplicativ, la rândul lui, este compus din:

1. pachete de programe,

2. soft elaborat de utilizatori.

III.1.1.SISTEME DE OPERARE

Prin sistem de operare se înțelege un ansamblu de programe care gestionează activitatea calculatorului. Aceasta înseamnă că, în esență, gestionează resursele calculatorului și asigură inferfața cu utilizatorul.

FUNCȚIILE SISTEMULUI DE OPERARE

Sistemele de operare se bazează pe noțiunea de proces sau sarcină task. Noțiunea de sistem a fost introdusă inițial în sistemul de operare Multix în anii'60 și are mai multe definiții:

un program în execuție,

un "spirit animat" al unei proceduri,

o entitate care are un bloc de control în execuție,

o entitate careia i s-a atribuit un procesor,

un program împreună cu resursele sale,

imaginea dinamică a unui program etc.

Deci, programul este ceva static, în timp ce procesul este imaginea sa dinamică.

Principalele funcții ale sistemului de operare sunt:

planificarea și încărcarea programelor în memorie,

controlul resurselor hard, adică selectarea echipamentelor de intrare, de ieșire sau de memorare,

tratarea erorilor,

protejarea hard-ului, a soft-ului și a datelor împotriva utilizării eronate sau neautorizate,

comunicarea cu utilizatorul sau cu operatorul prin intermediul terminalelor sau consolelor,

memorarea evenimentelor importante în fișiere jurnal, etc.

Sistemul de operare este format din două straturi și anume:

nucleul (kernel, supervizor, executiv sau BIOS – în cazul SO MS-DOS) care conține rutinele pentru care factorul timp este foarte important, cum ar fi programele care tratează întreruperile de la periferice. Această componentă este în permanență în memorie și ține la zi datele legate de celelalte procese care rulează în sistem.

al doilea strat tratează funcțiile sistemului de operare la nivel logic, de exemplu: intrările/ieșirile la nivel fizic sunt tratate de nucleul sistemului de operare MS-DOS, deci de BIOS, în timp ce intrările/ieșirile la nivel logic sunt tratate de componenta MS-DOS compusă din IO.SYS și MSDOS.SYS (în denumirea Microsoft), respectiv PC-DOS (în denumirea IBM).

Principalele componente ale unui sistem de operare sunt:

subsistemul de management al memoriei,

managerul procesoarelor,

managerul dispozitivelor,

sistemul de gestiune al fișierelor.

SISTEMUL DE GESTIUNE A MEMORIEI verifică dacă cererea de memorie este autorizată și dacă da, asigură alocarea unei zone neocupate de memorie. În sistemele multiuser completează în permanență un tabel cu zonele alocate fiecărui utilizator și când acesta nu mai are nevoie de zona respectiva o dezalocă. Bineînțeles, prima sa sarcină este de a proteja spațiul de memorie utilizat chiar de sistemul de operare. Pentru a gestiona eficient memoria în cazul sistemelor multiuser, multe sisteme de operare o împart în blocuri de dimensiuni convenabile, numite partiții.

În acest mod, fiecare utilizator își execută programul în propria partiție. Dacă programul nu încape în partiție, utilizatorul trebuie să utilizeze a structură specială, numită segmentare, structură prin care programul este împărțit in segmente care se pot reacoperi din memorie. Această tehnică se mai numește și tehnica managementului de memorie cu partiționări fixe. Spre deosebire de această tehnică, există o tehnică mai complexă, prin care sistemul de operare asigură plasarea dinamică a programelor în diferite zone de memorie. Aceasta se numește tehnica alocării dinamice. La un moment dat, în această tehnică, anumite programe trebuie salvate pe disc, respectiv reîncărcate de pe disc. Operația de salvare/încărcare de pe disc se mai numește Swapping sau paginare (paging). Operația de salvare pe disc se numește rolling out, iar reîncărcarea, rolling in. În sfârșit, în unele sisteme de operare, sistemul segmentează automat programele, pe care le încarcă în măsura spațiului disponibil în memoria operativă. Un astfel de sistem se numește sistem cu memorie virtuală.

MANAGERUL PROCESOARELOR, urmărește în permanență procesele în execuție, starea la momentele în care se așteaptă terminarea operațiilor de citire sau scriere. Deoarece el urmărește modul în care procesele trec dintr-o stare în alta, el este comparat cu un controlor de trafic sau dispecer. Odată ce alocă procesor unui proces, el completează informațiile necesare în diferite tabele sau regiștri. În momentul în care un proces s-a terminat sau timpul care i-a fost alocat a expirat, asigură libertatea procesorului sau procesoarelor. Această componentă asigură deci, în esență, planificarea proceselor și de aceea se mai numește și planificator (scheduler). Așa cum s-a văzut, rolul planificatorului este deosebit de important în situația sistemelor cu multi-acces. Legat de planificator se vorbește și de spool-ere. Acestea sunt programe speciale pentru periferice lente, de exemplu, pentru imprimantă.

MANAGERUL DISPOZITIVELOR monitorizează modul de alocare a dispozitivelor periferice. Una dintre problemele principale legate de conectarea perifericelor este diferența de viteză. Pentru a evita această diferență, operațiile de intrare/ieșire sunt în general, inițiate de CPU și în continuare ele se derulează autonom, utilizând în acest scop zone de memorie numite zone de memorie tampon sau buffere. Legat de managementul dispozitivelor periferice, trebuie sa subliniem că fiecare dintre acestea codifică altfel informația, comunică cu sistemul de operare printr-un alt sistem de întreruperi.

Pentru a face posibil acest lucru, majoritatea SO utilizează programe speciale numite drivere, care este un program care asigură interfața dintre un periferic și un sistem de operare.

SISTEMUL DE GESTIUNE A FIȘIERELOR, asigură gestiunea fiecărui fișier, atât de date cât și de programe. El asigură alocarea de resurse la deschiderea fișierului și dezalocarea lor la închiderea lui. Tot SGF asigură protecția fișierelor la citire și scriere neautorizată, la ștergere accidentală etc.

TIPURI DE SISTEME DE OPERARE

Sistemele de operare se împart în patru mari categorii: sisteme batch, interactive, în timp real și hibride.

Sistemele de operare batch sau pe loturi, au fost introduse la sistemele de calcul vechi, care funcționau pe baza cartelelor sau benzilor perforate. Aceste cartele sau benzi perforate care conțineau programe și date sunt încărcate pe disc, formând coada sau lotul de job-uri. Din momentul lansării în execuție a primului job din lot, utilizatorul nu mai are posibilitatea de a interveni pentru modificări. Azi nu se mai utilizează cartele sau benzi perforate, dar principiul batch s-a păstrat, deși nu mai există sisteme de operare care să funcționeze numai în batch. Acest mod de operare este avantajos în cazul unor lucrări care sunt deja puse la punct: calculul salariilor, elaborarea balanței lunare, a bilanțului, etc. Principalul dezavantaj apare în momentul punerii la zi a programelor.

Sistemele de operare interactive, sunt acele sisteme în care calculatorul și utilizatorul pot comunica între ei. Sistemele interactive pot fi la rândul lor de mai multe feluri și anume: conversaționale, multi-acces și time-sharing. În cazul sistemelor conversaționale, inițiativa aparține utilizatorului. Acesta își formulează cererea, sistemul răspunde imediat și dialogul continuă în această manieră. Termenul de sistem multi-acces este un sistem generic care subliniază faptul că sistemul admite activitatea interactivă a mai multor utilizatori deodată. Acest termen este legat de mecanismul de memorie virtuală și de sistemul de gestiune a proirităților. Una din strategiile fundamentale de multi-acces este strategia time-sharing. În cadrul acestei strategii, sistemul stabilește o cuantă de timp. Primul proces primește o cuantă de timp. La scurgerea cuantei sau dacă procesorul lansează o intrare/ieșire, SO analizează care este urmatorul proces care să fie lansat (aceasta se numește operație de polling) și lansează următorul proces ca prioritate.

Sistemele în timp real numite și Sisteme de Control a Proceselor, se utilizează pentru acele sisteme de calcul care trebuie să dea răspuns într-un timp util pentru a putea fi influiențat procesul care se conduce cu ajutorul calculatorului. Astfel de sisteme sunt în general utilizate în conducerea proceselor industriale, dar le întâlnim și în probleme de afaceri cum ar sistemele de conducere a operațiunilor bursiere, bancare, etc.

Sistemele de operare hibride sunt acele sisteme de operare care lucrează atât batch (se spune în background), cât și interactiv (în foreground). Avantajul acestor sisteme este că că timpii morți ai sistemului pot fi utilizați pentru multi-acces. Toare sistemele mari lucrează cu astfel de sisteme de operare.

Limbajul de comandă este destinat interfeței dintre sistemul de operare și utilizator. Instrucțiunile acestui limbaj se numesc comenzi. Sistemul de operare are o componentă, numită interpretorul de comenzi, care interpretează comenzile din limbajul de comandă, determinând acțiuni ale sistemului de operare. Un limbaj de comendă special este Job Control Language (JCL).

III.1.2.SISTEMUL DE UTILIZARE

Aceste sistem asigură utilizarea calculatorului. Din el fac parte:

1 limbajele de programare cu compilatoarele și interpreterele lor;

2 editoarele de legături;

3 editoarele de texte;

4 depanatoarele;

5 mediile de programare;

6 utilitarele etc.

1 Limbajele de programare; interpretoare și compilatoare

Limbajele de programare se împart în 5 generații.

Prima generație de limbaje o constituie codul mașină. Acesta este un cod numeric, utilizatorul trebuind să gestioneze și alocarea memoriei. Avantajul este că acest cod este recunoscut de calculator. Dezavantajele sunt multiple și anume:

* utilizatorul trebuie să țină minte o serie de coduri numerice, ceea ce la calculatoarele moderne se poate ridica la sute sau chiar mii;

* trebuie să țină minte adrese de memorie, ceea ce înseamnă un efort de memorare a mii de adrese;

* productivitatea în activitatea de programare este extrem de scăzută;

* rata erorii este mare;

* codul mașină se leagă de un tip de calculator, etc.

Programele scrise în limbaje de programare nu sunt însă inteligibile pentru calculator. Ele trebuie traduse în cod mașină. Programele care traduc dintr-un limbaj în altul, în particular dintr-un limbaj de programare în cod mașină se numesc programe de traducere sau translatoare. Translatoarele sunt de două tipuri și anume:

compilatoarele, adică translatoare care citesc programul în limbaj de programare (program numit și "în format sau cod sursă") și îl traduc în cod mașină (program numit "în format sau cod obiect"). Se spune deci că sistemele compilative generează cod obiect;

interpretoare, adică translatoare care citesc programul instrucțiune cu instrucțiune, traduc instrucțiunea curentă și o și execută (interpretează programul).

A doua generație de limbaje de programare sunt limbajele de asamblare sau mnemonice care înlocuiesc codurile numerice ale operatorilor cu coduri mnemonice, iar adresele sunt alocate de sistem. Aceste limbaje se caracterizează prin faptul că instrucțiunile se traduc, în general 1 la 1 în cod mașină. Deși programarea în limbaje de asamblare este mult mai ușoară decât în cod mașină, totuși păstrează și unele dezavantaje:

* programele nu sunt portabile, adică limbajul de asamblare fiind specific calculatorului, un program elaborat într-un limbaj de asamblare la un calculator nu este utilizabil la un alt calculator din altă familie;

* formatul instrucțiunilor nu este asemănător cu cel uzual din limbajul natural;

* nu se pot utiliza date intregi împreună cu date flotante;

* productivitatea programării este scăzută etc.

În 1954, o echipă de la IBM elaborează primul limbaj de generația a treia, sub denumirea de FORTRAN. Aceste limbaje au fost denumite și limbaje de nivel înalt sau limbaje de programare automată.

Dintre caracteristicile acestor limbaje amintim:

* se bazează pe engleza structurată, apropiindu-se de limbajul utilizat de diferite comunități de specialiști;

* au un vocabular foarte dezvoltat, format din simboluri, cuvinte, fraze etc;

* instrucțiunile lor se pot traduce în zeci, sute sau chiar mii de instrucțiuni în cod mașină;

* sunt în general limbaje procedurale, adică ele urmăresc pas cu pas procedura de rezolvare a problemei;

* ele sunt orientate pe problemă, adică se pot scrie programe fără a ține seama de calculator. Existând norme internaționale, programele elaborate în aceste limbaje sunt portabile;

* dispun în general de biblioteci speciale.

O clasificare simplificată a lor ar putea fi:

– limbaje comerciale ex. COBOL și RPG (Report Program Generator);

– limbaje destinate calculelor științifice: FORTRAN și ALGOL.

– limbaje destinate unor aplicații speciale: SIMULA, GPSS, ADA, FORTH;

– limbaje destinate rezolvării unor probleme de timp real: RTL/2, IRTB;

– limbaje orientate pr programare obiectuală: Small Talk.

– limbaje cu destinații multiple- care provin din diferite domenii.

Limbajele de generația a patra au apărut odată cu extinderea SGBD-urilor din necesitatea utilizării calculatoarelor și de către persoane nespecializate în informatică. Aceste limbaje se mai numesc și generatoare de aplicații.

Dintre principalele caracteristici amintim:

* sunt în general neprocedurale, adică utilizatorul trebuie să indice sistemului ce anume dorește,

* sunt ușor de învățat și manevrat,

* au interfață prin instrucțiuni dar și prin meniuri etc;

* datele se definesc independent de programe;

* structura datelor se păstrează în dicționare de date etc.

Dintre limbajele 4GL, cele mai importante sunt:

* limbajele din familia dBASE, Fox, Clipper;

* limbajul SQL;

* Limbajul QBE.

Limbajele de generația a cincea au fost introduse în proiectul japonez de generația a cincea și se utilizează pentru rezolvarea unor probleme de programare logică. Singurul limbaj de programare de generația a cincea admis până acum este Prolog și este limbajul cel mai răspândit pentru rezolvarea problemelor legate de inteligența artificială, sisteme expert etc.

2 EDITOARE DE LEGĂTURI

Programele obiect rezultate din compilări sunt în cod mașină, dar incă nu pot fi executate, deoarece trebuie realizată link-editarea. Link-editarea este o operație necesară din mai multe motive, dintre care amintim:

* programele mari se execută de echipe care elaborează diferite module în diferite perioade și în diferite limbaje, module care trebuie integrate;

* o serie de operații și funcții (funcții matematice, statistice, de calcul financiar etc.) nu se regăsesc în codul mașină și deci trebuie utilizate din bibliotecile standard, biblioteci care se leagă de programul obiect tot în momentul link-editării;

* tot în acest moment se rezolvă și problemele de alocarea statică a memoriei.

Din aceste motive, toate sistemele compilative sunt dotate cu editoare de legături.

3 EDITOARE DE TEXTE

Sunt programe speciale care permit introducerea în calculator a programelor sursă, dar și a altor texte. Din punct de vedere istoric, primul editor de texte a aparut odată cu necesitatea elaborării unei cantități masive de texte de către Comisia Watergate.

Există:

– editoare generale, cele mai cunoscute sunt Word, care a ajuns la versiunea 7, WordPerfect, care a ajuns la versiunea 6, existând variantă DOS și Windows, Amipro etc.

– editoare specializate, acestea sunt destinate unor anumite pachete de programe: editorul pentru FoxPro, editorul Turbo Pascal etc.

4 DEPANATOARE

Depanatorul constituie componenta care vine în ajutorul utilizatorului în momentul în care acesta își pune la punct programele. Depanatoarele permit în esență executarea unor operații cum ar fi:

* executarea pas cu pas a programelor;

* vizualizarea conținutului unor zone de memorie;

* executarea programelor până la anumite puncte de oprire;

* trasarea programelor (indicarea ramurilor parcurse în,tr-un program în timpul execuției);

* calcule aritmetice, etc.

Depanatoarele se împart în două categorii și anume:

* depanatoare la nivel scăzut,

* depanatoare simbolice sau de nivel înalt.

Depanatoare la nivel scăzut permit depanarea programelor în cod obiect. Rezultă, deci, că ele sunt influențate de limbajul în care a fost elaborat programul. Deapanarea la nivel scăzut are avantajul că asigură o independență totală față de limbajul sursă.

Depanatoare simbolice sau de nivel înalt permit depanarea programelor elaborate într-un anumit limbaj de programare. Aici se urmăresc nu instrucțiunile în cod mașină ci în limbajul sursă, ceea ce le asigură eficiență mai mare și utilizare mult mai comodă.

5 MEDII DE PROGRAMARE

Prin medii de programare se înțeleg sisteme integrate complexe, destinate unui anumit limbaj de programare, care conțin, în general, cel puțin urmatoarele componente:

* editor de texte propriu,

* compilator,

* editor de legaturi,

* depanator simbolic.

6 UTILITARE

Utilitarele sunt programe livrate odată cu sistemul de operare, sau separat de acesta, care extind o serie de facilități ale sistemului de operare. Evident că numărul utilitarelor esete impresionant și nu se poate face a clasificare riguroasă a lor.

Dintre ele amintim următoarele tipuri:

* utilitarele care extind suprafața cu utilizatorul (Norton Commander),

*utilitare care vin în sprijinul utilizatorului avansat, cum este de exemplu inginerul de sistem (Norton Doktor, PCTools, Disk Doktor, etc.),

* utilitare de arhivare-dezarhivare (ARJ, PKZIP și PKUNZIP etc.),

* utilitare de depistare și înlăturare a virușilor (numărul și varietatea acestora este impresionant) etc.

III.2.SOFTWARE APLICATIV

Este ansamblul programelor care extind facilitățile sistemului de operare, transformându-l într-un instrument.

III.2.1.PACHETELE DE PROGRAME

Sunt programe elaborate de firme specializate. Ele rezolvă o serie de probleme specifice. Deși numărul lor nu poate fi cunoscut nici măcar cu aproximație putem încerca totuși o delimitare a lor:

* pachete destinate editării textelor,

* pachete destinate gestiunii bazelor de date, de ex: FoxPro, dBASE, Access, Oracle, Paradox, Informix etc.

* pachete destinate calculelor economico-financiare: Excel, QuatroPro, SuperCalc, Lotue 123, Lotus Symphony etc.

* pachete destinate editării documentelor (cărți și ziare) cum ar fi: Ventura Publisher, Page Maker, Corel Ventura etc.

* pachete statistice: STATIGRAPHICS, SPSS etc.

* pachete destinate problemelor de grafică și proiectării cu ajutorul calculatorului: Harward Graphics, Autocad, Orcad, etc.

* pachete de contabilitate: Ciel, Cont, Contab, Compas, etc.

* pachete destinate rezolvării unor probleme de matematică: MathCad, Mathematica etc.

* pachete de simulare și jocuri: Money, Monte Carlo etc.

Trebuie subliniat că aceste pachete nu rezolvă în mod strict numai o categorie de probleme. Astfel, de exemplu, pachetele spread-sheet rezolvă atât problemele de calcul tabelar cât și problemele de grafică comercială, probleme elementare de statistică, de programare liniară sau în numere întregi, etc.

Dintre pachete un rol aparte îl joacă pachetele integrate, care conțin editoare de texte, tabele electronice de calcul, SGBD-uri, sisteme de comunicare, etc. Dintre acestea cele mai importante în acest moment sunt WORKS și Microsoft Office.

Utilizarea pachetelor de programe are o serie de avantaje:

* simplifică accesul utilizatorului neinformatician, deoarece acestea au o interfață simplă WYSIWYG (What You See Is What You Get);

* au un sistem de Help on line, adică un sistem care ajută utilizatorul în contextul real în care se află;

* au o bogată documentație și seturi de exemple caracteristice;

* pot fi ușor parametrizate pentru diferite tipuri de aplicații;

* eliberează utilizatorul de munca de programare, lăsându-i posibilitatea să se concentreze asupra celei de concepție etc.

Dintre dezavantajele acestui sistem de lucru, cu pachete de programe, amintim:

* nefiind caracteristice unei anumite aplicații, nu descriu întotdeauna suficient de bine aplicația concretă;

* nu optimizează întotdeauna codul generat, rezultatul fiind de dimensiuni mari, etc.

III.2.2.APLICAȚII DEZVOLTATE DE UTILIZATOR

Utilizatorii care au sisteme informaționale mari, dar și alți utilizatori, nu pot sau nu vor să utilizeze pachete de programe, deoarece acestea, fie că sunt imposibil de utilizat sau greoi de utilizat. În asemenea situații se utilizează sisteme proiectate de utilizator. Avantajele lor constau în faptul că ele sunt specifice problemelor utilizatorului, dar ele au adesea un caracter artizanal, ceea ce duce la imposibilitatea parametrizării lor și, deci, a extinderii lor pentru alți utilizatori.

IV.MINICALCULATOARE

Minicalculatoarele formează o nouă categorie de sisteme de calcul cu o răspândire din ce în ce mai mare. Într-o scară ierarhică a echipamentelor de calcul, minicalculatoarele se situează între microcalculatoare și calculatoare universale propriu-zise, deși evoluția tehnologică din ultima perioadă nu mai permite o delimitare netă sub raportul performanțelor acestor clase de echipamente. Aproape toate minicalculatoarele recente sunt microcalculatoare, adică unitatea lor centrală este bazată pe un microprocesor.

În general putem defini – evident simplificat – un minicalculator ca un echipament de calcul modular, având o structură internă specifică unui calculator, dar și mai simplă și posedând o deosebit de largă gamă de periferice, ceea ce îi conferă o foarte mare flexibilitate și diversitate în alcătuirea configurației.

Minicalculatorul este deci un calculator universal, cu program memorat intern și o lungime a cuvântului de 8, 12, 16, 24 și uneori 32 de biți, capabil de a efectua: calcule aritmetice și logice; operații de tip transfer informații (folosind o gamă largă de dispozitive periferice standard sau speciale).

El are la bază o structură relativ simplă, compusă dintr-un număr de module funcționale de bază și opționale ce se interconectează prin una sau mai multe magistrale universale; de asemenea dispune de o structură flexibilă și diversificată a sistemului de I/E. Structura internă specifică minicalculatoarelor asigură o flexibilitate pronunțată, vconstrucție simplă, tipizare și cost redus de fabricație.

O altă definiție evidențiază faptul că minicalculatoarele au o funcționare asemănătoare cu calculatoarele medii sau mari,dar există posibilități de diferențiere prin cost, lungimea cuvântului, configurație, gama de aplicații, etc. Un parametru cheie pentru caracterizarea unui calculator este lungimea cuvântului folosit la reprezentarea datelor și instrucțiunilor. Lungimea cuvântului influiențează proiectarea unui calculator sau minicalculator sub următoarele aspecte: mod de adresare, viteza de calcul, setul de instrucțiuni, facilități de prelucrare, cost și performanțe.

Un alt parametru al minicalculatoarelor este capacitatea memoriei principale (MP). Foarte multe minicalculatoare au lungimea cuvântului pe 16 biți, au memoria limitată la 32 kcuvinte sau la 64 kcuvinte, limitare care nu constituie o deficiență datorită următoarelor considerente: foarte multe aplicații necesită un spațiu de memorie redus; memoria principală este în general scumpă iar pentru aplicații ce depașesc capacitatea memoriei principale, poate fi utilizată cu succes memoria auxiliară (MA).

Limitările privind capacitatea MP și lungimea cuvâtului asigură o dimensiune redusă pentru minicalculatoare și un cost redus în raport cu costul calculatoarelor mari sau medii, dar foarte multe minicalculatoare au putere de calcul considerabilă.

La ora actuală, minicalculatoarele sunt împărțite în mai multe clase:

1. supercalculatoare și multiprocesoare, ele putând înlocui calculatoarele medii având performanțe superioare, cost ridicat și por rezolva aplicații complicate;

2. minicalculatoare de interes general (aplicații mixte), pot rezolva o varietate mare de probleme, cu foarte multe funcții implementate la nivel hardware; ele por utiliza mai multe limbaje de programare;

3. minicalculatoare de interes special optimizate pentru o singură funcție sau aplicație, dispun de un număr redus de funcții la nivel hardware, utilizează un singur limbaj de programare, în general fac parte dintr-un sistem sau instrument de măsură și/sau control;

4. microcalculatoarele (submini-) și microprocesoarele – sunt parte integrantă din diverse instrumente de măsură și control, costul lor este redus, performanțele nu prea ridicate, sunt specializate să rezolve probleme elementare, simple.

Utilizarea componentelor LSI, a memoriilor magnetice de masă, a memoriilor ROM, a procesoarelor asociative, a miniperifericelor inteligente incluzând I/E cu ajutorul vorbirii curente, a sistemelor de software integrate în special pentru limbajele evoluate, a condus la evoluția minicalculatoarelor în sensul unei programări mai ușoare, performanțe ridicate, reducerea costului, elemente care au permis extinderea domeniilor de aplicabilitate și creșterea numărului de utilizatori.

Minicalculatoarele sunt în mod curent utilizate ca și calculatoare departamentale sau calculatoare de birou. Sunt afectate prelucrării distribuite a sarcinilor într-un departament a căror aparate sunt conectate la o rețea locală. Pot fi folosite de asemenea ca servere de rețea pentru a ameliora gestiunea rețelelor locale ce cuplează stații de lucru, terminalele de prelucrare a datelor și perifericele în servicii și birouri. Se utilizează, în acest caz, modele mai puternice deoarece măresc puterea de calcul și aduc un plus de capacitate memoriei.

IV.1.Calculatoare centrale

Sunt calculatoare puternice, mai mari ca Micro și Minicalculatoarele și sunt dotate cu una sau mai multe unități centrale cu viteză mare de prelucrare a datelor. Unele dintre ele prelucrează între 10 și 200 de milioane de instrucțiuni de secundă (MIPS) și posedă o memorie centrală care poate varia între 32 și 500 de megaocteți. Majoritatea modelelor întâlnite pot cupla simultan sute de utilizatori. De exemplu, un singur mare calculator poate executa sute de programe diferite și lucra cu sute de periferice diferite (terminale, cititoare de disc, derulatoare de bandă, imprimante, etc) pentru sute de utilizatori simultan.

Calculatoarele centrale corespund necesităților de prelucrare o informațiilor în cazul organizațiilor cu număr mare de funcționari și clienți sau în cazul întreprinderilor cu probleme de calcul complexe. Calculatoarele centrale de talie mică și medie pot îndeplini sarcinile de calcul ale micilor organizații sau a diviziunilor din marile organizații (filiale). Ele pot prelua prelucrarea miilor de întrebări din partea clientelei, să emită cecurile de plată a personalului, să înscrie studenții, să prelucreze tranzacții comerciale și să modifice inventarul în funcție de modificările intervenite. Aceste calculatoare permit, de asemenea, ca numeroși utilizatori să aibă acces la baze de date centrale și la biblioteci de programe informatice și de rețea în timp partajat.

Au recurs la aceste calculatoare puternice, întreprinderi mari și administrațiile publice care au de prelucrat enorme cantități de date și de executat prelucrări complexe. De exemplu, băncile mari și agențiile bursiere execută în fiecare zi milioane de tranzacții cu aceste calculatoare. De asemenea, calculatoarele centrale pot executa marile volume de calcule specifice analizelor științifice și sistemelor de inginerie și pot să simuleze marile proiecte de fabricare a avioanelor și navelor spațiale.

Un calculator central poate fi server de rețea de prelucrare distribuită care regrupează mai multe calculatoare mai mici. Iată pentru ce majoritatea calculatoarelor centrale se afla în inima rețelelor informatice naționale și internaționale, rețele ale liniilor aierene, ale marilor bănci sau a societăților petroliere.

IV.2.Supercalculatoare

Se utilizează termenul de supercalculator pentru calculatoarele centrale foarte puternice concepute special pentru a executa calcule cu viteză foarte mare. În fiecare an se fabrică un număr limitat de calculatoare de acest gen în special pentru serviciile de cercetare a guvernelor, a serviciilor de meteorologie, pentru rețelele mari și întreprinderile gigant.

Societatea Cray Research este primul fabricant de supercalculatoare; NEC, Fujitsu și altele și-au împărțit restul pieții. Aceste calculatoare pot prelucra sute de milioane de instrucțiuni pe secundă (MIPS). Altfel spus, sunt folosite în scopul rezolvării a miliarde de calcule în virgulă mobilă pe secundă (gigaflops). În acualul deceniu, au apărut tera-calculatoare, numite și hyper-calculatoare, care execută un bilion de calcule în virgulă mobilă pe secundă.

Cheltuielile de achiziționare a marilor supercalculatoare variează în funcție de performanțele și capacitatea lor între 5-50 de milioane de dolari. Se găsesc totodată și mini-supercalculatoare care se vând la un preț sub 1 milion de dolari și care sunt rezultatul conceptului de prelucrare simultană în numeroase microprocesoare interconectate.

Bibliografie

Manfred, Flohr, Dezvoltarea procesoarelor, Chip Romania, nr. 8, august 1996, p.24

Planurile lui Intel, Chip nr.9/1997, p.23

Stanescu, Stefania, Stiri de la Microsoft, CW RO, nr. 19, 1-15 Nov. 1996, p. 5

Zaharescu, A., Negritoiu,s., Upgrade-problema la care va veti gandi întotdeauna, PC WORLD Romania, nr. 8-9, 1996, p. 49

Zaharescu, A., Negritoiu, S., Upgrade-ul ,problema la care va veti gandi întotdeauna, PC WORLD Romania, nr. 8-9, 1996, p. 47

Schirmer, T., Cipuri mici cu efecte mari, CHIP Romania, nr. 3, 1996, p. 16

Sabau, Mircea, Dispozitive de stocare amovibile, Byte, iunie 1997, p. 101

Kane, J., Hudson, D., Bender, M. – 12 biblioteci de benzi pentru arhivare în retea, în Revista BYTE, vol. 2, nr.8/1996

Cruceanu, D., Casetele magnetice, PC REPORT Romania, nr.43, 1996, p. 25

Popescu Gheorghe, Utilizarea CD-ROM, în PC World, volumul 1, aprilie, 1993, p. 11

Nagy, C., Tehnologii optice, PC REPORT Romania, nr. 43, 1996, p. 29

Nagy, Cristian, Tehnologii optice, PC REPORT Romania, nr. 43, 1996, p. 31

Laslo, SZ. Urmasul dischetei, PC REPORT ROMANIA, nr.36, 1995, p. 37

Crahmaliuc, Anca, Procesoare Pentium la 133 MHz de toate configuratiile pentru toti utilizatorii, PC WORLD Romania, nr. 9, 1995, p. 10

Bensoussan, A., s.a. – Lechange de donnees informatise et le droit, Ed. Hermes, Paris, 1991, p.17

Reekers, N. – Electronic Data Interchange Use in German and US Organizations, International Journal of Information Management, vol.14, nr.5/1994

Fotache, D. – Contabilitatea în conditiile schimbului electronic de date, referat în cadrul doctoratului, 1997

Zsolt Bodola, Invaluit de sunet, în Chip, septembrie 1995, p. 34

Thomas F. Lansky, Hrana pentru urechi, în Chip, 2/96, p. 64